CN106797411A - 用于便携式通信装置的发光二极管(led)显示器 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管(LED)显示器组件，由半透明塑料外壳、耦接到半透明塑料外壳的光漫射膜、耦接到漫射膜的挡光垫片、和耦接到挡光垫片的LED模块形成。所述LED模块包括多个LED，所述多个LED被分别个体地控制以用于生成光源以在所述半透明塑料外壳的表面上形成图形。

Description

用于便携式通信装置的发光二极管(LED)显示器
技术领域
本公开一般地涉及一种发光二极管(LED)显示器，并且更加具体地涉及一种用于通信装置的LED显示器。
背景技术
便携式无线电(诸如在公共安全环境中利用的双向无线电)经常利用显示器作为用户接口的一个部分用于以视觉格式传送信息。在便携式无线电中典型地使用的显示器是液晶显示器(LCD)。然而，LCD显示器趋向于由大的组件形成，这可能不适合于当今的更新产品的更小的形状因子。这样，正考虑将替选类型的显示器用于通信产品，特别地在公共安全环境中使用的产品。
发光二极管(LED)显示器是一种平板显示器，它使用发光二极管的阵列作为视频显示器。虽然LED显示器向消费品提供时尚的外观，但是不认为光泽的饰面适合于公共安全市场。另外地，LED显示器是使用几个过程步骤组装的，从而使得它们是昂贵的。结构鲁棒性、化学阻力、光学性能、照明一致性、形状因子和成本都是需要对于在公共安全环境中操作的产品考虑的因素。
相应地，存在对于用于适合于公共安全环境的便携式通信装置的LED显示器的需要。
附图说明
其中贯穿各个视图地类似的附图标记指的是相同或者在功能上类似的元件的附图与以下详细说明一起地被结合在说明书中并且形成它的一个部分，并且用于进一步图示包括要求保护的发明的概念的实施例，并且说明那些实施例的各种原理和优点。
图1是根据各种实施例的无线电和LED显示器组件的分解视图。
图2是根据各种实施例的从前面观看的图1的LED模块。
图3是根据各种实施例的图1的挡光垫片。
图4是根据某些实施例的LED显示器组件的分解视图。
图6是根据某些实施例的在无线电外壳内的LED显示器组件的截面视图。
图7是根据某些实施例的包括LED显示器组件的无线电。
图8是根据某些实施例的用于形成和操作LED显示器组件的样本数据的示例。
图9A和9B示出根据某些实施例的LED显示器组件的第一和第二侧视图。
图10示出根据某些实施例的由LED显示器组件生成的各种发光模式的示例。
技术人员将理解，图中的元件是为了简洁和清楚起见而图示的并且未必按照比例绘制。例如，图中的某些元件的尺寸可能相对于其它元件被夸大以帮助促进对于本发明实施例的理解。
设备和方法构件在绘图中已经利用传统的符号在适当时表示出，从而仅仅示出与理解本发明实施例有关的那些特定细节，从而并不由于对于受益于在这里的说明的本领域普通技术人员而言将是显而易见的细节而混淆本公开。
具体实施方式
简要地，根据各种实施例，提供了用于便携式通信装置的LED显示器。与以前的消费者类型装置的显示器相比，在这里提供的LED显示器由更少的构件形成并且使用更少的过程步骤。各种实施例的LED显示器提供光滑的然而鲁棒的形状因子，从而使其充分地适合于在公共安全环境中操作的无线电。因此，根据各种实施例形成的LED显示器提供改进的结构鲁棒性、化学阻力、光学性能、照明一致性、形状因子和成本都是需要考虑的因素。
图1是根据各种实施例的LED显示器组件100的分解视图。该LED显示器组件包括在这里作为无线电外壳的一个部分示出的半透明塑料外壳102、光漫射膜104、挡光垫片106、LED模块108、和背衬110。LED模块108包括印刷电路板(PCB)112、驱动IC 114、构件118、和连接器120。形式为泡沫衬垫122的阻尼器也可以形成该组件的一个部分。在图2中示出LED。挡光垫片106包括多个开口116，这些开口包括根据各种实施例的背槽和前点孔(将更加详细地在图3中示出)。由矩形凹部(其在这个实施例中形成倾角以匹配LED的定向)形成背槽。在适当时其它实施例可以利用非倾角的配置。能够由用户通过无线电的控制器客制化图形。该组件有利地消除了使用在LCD型组件中使用的透镜(无线电用户已经典型地感觉到这种透镜是脆弱的)。外壳的半透明塑性材料允许嵌入显示器，这最小化了水的侵入。与完全透明的外壳相比，使用黑色的半透明塑料外壳提供与LED更大的对比，并且因此LED的光输出能够低于完全透明的外壳的光输出。光漫射膜104被置放在半透明外壳102和挡光垫片106之间。
图2是根据各种实施例从前面观看的图1的LED模块108。LED模块108包括以矩阵形式布置并且回流到PCB或者柔性基板212上的多个LED 202。LED矩阵被布置为沿着x和y方向204、206形成点到点间距(a dot to dot pitch)。PCB或者柔性基板连接到显示器PCB 112以对整个模块108供电。该多个LED被以一定的角度布置排列以形成45度倾角，这使得LED的数量最大化并且优化了点到点间距。这个布置帮助维持点分离的均匀性并且改进清晰度。能够将传感器或者其它扩展特征添加到PCB，例如能够将光传感器添加到PCB以在不同的环境中控制LED亮度。LED不被用于照亮电路板，而是实际上被分布为矩阵形式以传送采用可以由用户控制的字符、数字和图标的形式的信息。LED矩阵的使用提供了良好的LED对准。
图3示出根据各种实施例的图1的挡光垫片的各种视图。视图300示出挡光垫片106的背视图和侧视图。挡光垫片106可以由硅橡胶或者其它热塑性聚氨酯(TPU)或者热塑性弹性体(TPE)类型的材料制成。该多个开口116从背部被示为开口302。挡光垫片106的开口根据各种实施例被形成为在前表面310上具有较小的开口(即孔304)、和在背表面320上具有较宽的凹陷开口(即，槽306)。在前表面310上的较小的孔304是圆形形状的，而在背表面320上的较宽的开口(即槽306)是矩形的。如在图2中描述，使矩形开口306形成基本45度的倾角。挡光板的总厚度例如在2-5mm的范围中以进一步作为冲击吸收器操作以保护LED和模块。挡光垫片106被模制成黑色以吸收光并且防止光泄漏到外部表面。凹陷的矩形开口306提供背槽以分开地容纳每一个个体LED 202以最小化在LED之间的泄漏。小孔304用于控制点尺寸和间距。小孔304与LED热点相对准。在这个具体示例中，LED热点是偏离中心的并且因此小孔位置是相应地偏离中心的。这个偏离中心的对准(虽然不是要求的)对于光分布提供另外的控制。
根据进一步的实施例，挡光垫片106的开口302能够填充有空气或者任何透明或者半透明材料以提供光管与另外的控制亮度和观看角度。使用安装机构308(诸如安装柱、销钉、螺钉等)将挡光垫片106保持在组件100内，以对准挡光垫片与LED模块的印刷电路。
不像仅仅用于密封的衬垫那样，各种实施例的挡光垫片作为冲击吸收器、光泄漏防止措施和用于信息观看的点间距控制措施操作。这是通过每一个LED的背槽和前点孔组合实现的。
图4示出根据各种实施例的用于安装到挡光垫片106的光漫射膜104。光漫射膜104改进了清晰度和观看角度。光漫射膜104使用粘结剂402附着到挡光垫片106。使用黑色粘结剂有利地防止了到外部表面的光泄漏。
图5是根据某些实施例的在半透明外壳102内的LED显示器组件的截面视图500。这个视图示出具有多个LED 202、具有多个开口116(包括背槽和前点孔)的挡光垫片106、和光漫射膜104的LED模块108。半透明塑料外壳102可以在外部织构化510以弯曲LED光束以增加LED显示器观看角度。织构化(textured)的外部表面510进一步增强了对于公共安全无线电应用期望的坚固性。
根据某些实施例，黑色的半透明外壳102可以进一步被模制为包括多个凹形502以进一步控制点尺寸的外观。平凹形502与挡光垫片106的开口116和LED 202相对准。能够使用各种平凹形。例如，能够为小的点尺寸使用平凹形508，能够为中等点尺寸使用中等的平凹形506并且能够为大的点尺寸使用更大的平凹形504。使用平凹形模制外壳102的内部以允许LED光束扩散并且加宽LED显示器观看角度。在图形控制和发光方面，在半透明外壳102的内表面上模制的平凹形有利地提供增加的灵活性。
图6是根据某些实施例的在无线电600(诸如公共安全无线电)内组装的LED显示器组件的截面视图。该无线电的半透明塑料外壳102在外部被织构化以弯曲LED光束以增加LED显示器观看角度。半透明外壳102的内表面包括在其中模制的多个平凹形502(诸如小的平凹成形504、中等的平凹成形506和大的平凹成形508。黑色的半透明外壳102允许LED通过外壳发光。半透明外壳102的外表面510优选地被织构化。外壳厚度可以在例如0.8mm-1.5mm的范围中。该模块的总厚度(从PCB 112)范围可以在3-4mm之间。因此，与过去的组件相比较，整个组件是非常薄的，同时仍然维持坚固性。
由于避免了能够导致泄漏和化学腐蚀的额外的接头和开口的使用的一体方法，最终的组件提供良好的化学阻力。另外地，根据公共安全无线电要求的跌落测试规格，该组件的结构鲁棒性使其耐受跌落冲击。
图7是包括根据某些实施例的LED显示器的无线电710。在视图702中，LED关闭并且因此半透明外壳102不示出任何显示。在视图704中，示出图形(诸如频道指示器)的示例，其中预定的LED打开。在视图706中，所有的LED打开并且通过半透明外壳102发光。半透明外壳102的外表面被织构化708；如在前所描述的，使用平凹成形模制内表面。
图8是根据某些实施例的用于形成和操作LED显示器的样本数据的示例。曲线图810示出亮度(尼特)812对气隙(mm)814。气隙(X)是在PCB 112和半透明外壳102的内表面之间测量的。曲线816是跨越具有厚度0.8mm和半透明透射值14.86％的半透明外壳102、跨越范围从1.4-2.4mm的气隙测量的，具有范围从700尼特到1300尼特的亮度。曲线818是跨越具有厚度1.2mm和半透明透射值5.6％的半透明外壳102、跨越范围从1.4-2.4mm的气隙测量的，具有范围从340尼特到400尼特的亮度。对于给定的电流消耗，曲线816和曲线818代表用于该实施例的工作范围。通过气隙、LED电流消耗、外壳厚度和材料半透明透射值，设计亮度的优化是灵活的。总体曲线图810示出根据各种实施例形成的LED显示器模块能够根据用户偏好实现良好的亮度值。
曲线图820示出在2.6mA的最大电流下(在2000微米的光点尺寸下测试)的观看角度(度)822对气隙X(mm)824。气隙(X)是再次在PCB 112和半透明外壳102的内表面之间测量的。曲线826是跨越具有厚度0.8mm和半透明透射值14.86％的半透明外壳102、跨越范围从1.4-2.4mm的气隙地测量的，具有范围从72度到96度的观看角度。曲线828也是跨越具有厚度1.2mm和半透明透射值5.6％的半透明外壳102、跨越范围从1.4-2.4mm的气隙地测量的，具有范围从53度到66度的观看角度。总体曲线图820示出根据各种实施例形成的LED显示器模块能够实现良好的观看角度。
因此，根据各种实施例形成的LED显示器组件提供良好的光学性能。
图9A和9B提供比较第一和第二组件的侧视图，第一组件902示出适合于消费者类型产品的现有技术LED显示器。现有技术组件902包括具有着色的外表面906和内金属掩蔽表面908的透明塑料外壳904。外表面和内表面906、908是通过用于着色和金属化的二次过程(其是为了掩蔽围罩所需的)形成的。窗口开口910用于允许来自具有LED 912的PCB的光通过那里发出。密封橡胶914(具有开孔(未示出))密封该窗口。由于另外的过程，这个方案是昂贵的，并且另外地认为光泽表面906不适合于在期望高度坚固化的形状因子的公共安全市场中的用户。
其它技术(诸如在消费者类型产品中的其它LED显示器应用中使用的二次成型)对于公共安全产品而言也不是足够鲁棒的，因为它们不能承受诸如落球冲击和跌落的鲁棒性测试。半透明硅树脂的化学阻力使其不适于作为用于公共安全无线电环境的外壳。清澈透明的塑料也不提供清晰的LED漫射，因为清晰的透明塑料将会引起强烈的直接热点，这将不提供良好的用户体验。
组件920是根据各种实施例形成的LED显示器组件。LED显示器组件920包括LED模块922、挡光垫片924、和具有织构化的外表面928的半透明塑料外壳926。织构化的外表面928甚至覆盖LED通过那里发光之处。织构化的外表面928允许LED光束弯曲并且增加LED显示器观看角度。
不要求掩蔽或者着色的二次过程。整个半透明外壳926否定了对窗口开口和密封的需要。因此，挡光垫片924不要求用于密封而是用于提供冲击吸收器、光泄漏防止和点间距控制的附加的益处。根据进一步的实施例，挡光垫片924的开口(图3的302)能够填充有空气或者任何透明或者半透明材料以提供光管和附加的控制亮度和观看角度。根据各种实施例形成的LED显示器利用很少的过程并且更加易于组装，由此降低整个组件的成本。另外地，诸如在图5的说明中所讨论的那样，能够在半透明外壳926的内表面上模制平凹成形以允许LED光束扩散和LED观看角度变宽。在图形控制和亮度方面，使用在内表面上模制的平凹形能够用于提供增加的灵活性。
图10示出能够使用根据某些实施例的LED显示器组件150来实现的各种发光视图1000的示例。在黑色的半透明外壳102上使用不同的平凹成形允许更大的点尺寸1002和更小的点尺寸1004的点尺寸。在黑色半透明外壳102上孔的位置和各种点尺寸有利地提供将被观看的各种LED图形。这些图形不仅从前视图1006可观看，而且还能够从多个观看角度观看(诸如顶视图1008、左视图1010、右视图1012和底视图1014)。无线电或者个体用户控件的预编程(例如经由无线电键盘和无线电控制器)为用户提供图形设计和编程的灵活性，图形能够滚动、闪烁和改变图案。
各种实施例的LED显示器已经避免了使用独立的外壳，由此在维持鲁棒性时允许小的形状因子。使用LED矩阵提供良好的LED对准。
相应地，已经提供了一种用于通信装置的改进的LED显示器组件。根据各种实施例形成的LED显示器提供改进的结构鲁棒性、化学阻力、光学性能、照明一致性、小的形状因子和降低的成本，从而使其良好地适合于在公共安全环境中操作的通信装置。便携、手持公共安全无线电的用户能够从由根据各种实施例形成的LED显示器组件提供的改进的观看和图形以及鲁棒性和集成的形状因子方面高度受益。
在前面的说明书中，已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，在不偏离如在以下权利要求中阐述的本发明的范围的情况下能够实现各种修改和改变。相应地，说明书和附图应该在示意性的而非限制性的意义上考虑，并且所有的这种修改旨在被包括于本教示的范围内。
利益、优点、问题的方案、以及可以引起任何利益、优点或者方案发生或者使其变得更加清楚的任何元素(一个或者多个)均不被理解为是任何或者所有的权利要求的关键性的、必需的、或者基本的特征或者元素。仅仅由如所发行的包括在该申请悬而未决期间作出的任何修正、和那些权利要求的所有的等价形式的随附权利要求而定义本发明。
而且，在本文献中，关系术语(诸如第一和第二、顶部和底部等)可以仅仅用于将一个实体或者动作区别于另一个实体或者动作，而不必要地要求或者暗示在这种实体或者动作之间任何实际的这种关系或者次序。术语“包括”、“具有”、“包含”或者其任何其它变型旨在涵盖非排他性的包括，从而包括、具有、包含一系列元素的过程、方法、制品或者设备并不仅仅包括那些元素，而是可以包括未特意地列出或者这种过程、方法、制品或者设备固有的其它元素。在“包括…”、“具有…”、“包含…”后面的元素无更多约束地并不排除在包括、具有、包含该元素的过程、方法、制品或者设备中存在附加的相同的元素。术语“一个(“a”和“an”)”被定义为一个或者多个，除非以其它方式明确地另有陈述。如本领域普通技术人员所理解的，术语“基本”、“本质上”、“大致”、“大约”或者其任何其它形式被定义为接近，并且在一个非限制实施例中，该术语被限定为在10％内，在另一个实施例中在5％内，在另一个实施例中在1％内，并且在另一个实施例中在0.5％内。如在这里所使用的，术语“耦接”被定义为连接，但是并不是必要地直接地并且并不是必要地机械地连接。以特定方式“配置”的装置或者结构是至少以该方式配置的，但是还可以以未列出的方式配置。
虽然所描述的实施例已经应用于微控制器，但是将会理解，某些实施例可以替选地包括一个或者多个通用或者专用处理器(或者“处理装置”)(诸如微处理器、数字信号处理器、客制化的处理器和现场可编程门阵列(FPGA))与独特的存储的程序指令(包括软件和固件这两者)，所述程序指令控制该一个或者多个处理器以与某些非处理器电路相结合地实现在这里描述的方法和/或设备的某些、大部分或者所有的功能。替选地，能够利用无任何存储的程序指令的状态机、或者在其中每一个功能或者特定功能的某些组合被实现为客制化逻辑的一个或者多个专用集成电路(ASIC)中实现某些或者所有的功能。当然，能够使用该两个方案的组合。
而且，实施例能够被实现为具有在其上存储用于对计算机(例如，包括处理器)编程以执行如所描述的并且在这里要求保护的方法的计算机可读代码的计算机可读存储介质。这种计算机可读存储介质的示例包括但是不限于硬盘、CD-ROM、光学存储装置、磁性存储装置、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦洗可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦洗可编程只读存储器)和闪存。此外，预期尽管可能地需要付出相当大的努力和由例如可利用的时间、当前技术和经济方面的考虑促进的很多设计选择，当受到在这里公开的概念和原理指导时，普通技术人员将易于能够通过最少的试验生成这种软件指令和程序和IC。
提供了本公开的摘要以允许读者快速地确认该技术公开的本质。这是伴随着它将不被用于说明或者限制权利要求的范围或者含义的理解而提交的。另外，在前面的具体实施方式中，能够看到在各种实施例中各种特征被分组到一起以为了流线化本公开的目的。这种公开方法不被解释为反映要求保护的实施例要求比特意地在每一项权利要求中叙述的更多的特征的意图。实际上，如以下权利要求所反映的，创新性主题在于少于单一的公开实施例的所有的特征。因此以下权利要求特此被结合到具体实施方式中，其中每一项权利要求本身独立地作为分别要求保护的主题。

Claims (26)

1.一种用于无线电的发光二极管(LED)显示器组件，包括：
半透明塑料外壳；
耦接到所述半透明塑料外壳的光漫射膜；
耦接到所述漫射膜的挡光垫片；和
耦接到所述挡光垫片的LED模块，所述LED模块包括多个LED，所述多个LED被分别个体地控制以用于生成光源以形成图形。
2.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述半透明塑料外壳在外部被织构化以弯曲LED光束以增加LED显示器观看角度。
3.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，使用平凹形模制所述外壳的内部以允许LED光束扩散并且加宽所述LED显示器组件的观看角度。
4.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述平凹形控制由个体的所述LED投影的点尺寸。
5.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述挡光垫片提供冲击吸收器、光泄漏防止和点间距/尺寸的控制。
6.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述挡光垫片的开口填充有透明或者半透明材料。
7.根据权利要求6所述的LED显示器组件，其中，所述透明或者半透明材料作为光管操作以控制亮度和观看角度。
8.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述挡光垫片包括在上表面上的多个孔以控制点尺寸和间距。
9.根据权利要求8所述的LED显示器组件，其中，在底表面上的多个凹陷的槽内形成所述多个孔以分别个体地容纳所述多个LED中的每一个。
10.根据权利要求9所述的LED显示器组件，其中，在所述底表面上的所述多个槽防止在所述多个LED之间的光泄漏。
11.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述挡光垫片进一步包括用于将所述挡光垫片与所述LED模块的印刷电路对准的安装机构。
12.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述挡光垫片包括硅橡胶、热塑性聚氨酯(TPU)或者热塑性弹性体(TPE)材料。
13.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述挡光垫片提供冲击吸收。
14.根据权利要求13所述的LED显示器组件，其中，所述挡光垫片的总厚度在2-5mm的范围内。
15.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述光漫射膜控制显示清晰度和观看角度。
16.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，使用粘结剂将所述漫射膜附着到所述挡光垫片，由此使向外部表面的光泄漏最小化。
17.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述LED模块包括印刷电路板、驱动IC和连接器。
18.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，由所述多个LED提供的图形是由用户控制的。
19.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述半透明外壳的外表面被织构化，并且所述半透明外壳的内表面包括在其中模制的平凹成形。
20.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，在印刷电路板(PCB)上将所述多个LED布置成矩阵形式。
21.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，在柔性基板上将所述多个LED布置成矩阵形式。
22.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，以45度倾斜布置所述多个LED。
23.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述模块进一步包括用于在不同的操作环境内自动地控制LED亮度的传感器。
24.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述挡光垫片包括：
在所述挡光垫片的底表面上的多个凹陷的槽，用于分别个体地容纳所述多个LED中的每一个；和
在所述挡光垫片的上表面上的多个孔，每一个孔与凹陷的槽相关联，所述多个孔用于控制点尺寸和间距。
25.根据权利要求24所述的LED显示器组件，其中，所述半透明外壳包括外部织构化表面和具有在其中模制的平凹成形的内表面。
26.根据权利要求1所述的LED显示器组件，其中，所述半透明外壳包括便携式无线电外壳。
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