CN109920341A - 一种交互式的led显示模组及交互式led显示屏 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种交互式的LED显示模组及交互式LED显示屏，包括基板以及设置在基板上呈阵列式排布的四个发光单元，所述基板上还设置有红外线接收单元，所述红外线接收单元上涂覆有允许特定波段红外线通过的滤光胶，所述基板上还涂覆有一层胶层，所述胶层覆盖所有发光单元和红外线接收单元，所述基板背面设置有若干个用于与外部电路连接的下焊盘，所述发光单元及红外线接收单元分别与所述下焊盘连接。在红外线接收单元上涂覆滤光胶，只允许红外线发射笔发出的特定波段的红外线通过，吸收外界的干扰光线，具有极强的抗干扰能力，使得本发明不受面积的限制。
Description
技术领域
本发明涉及到光电子信息技术领域，特别是涉及一种交互式的LED显示模组及交互式LED显示屏。
背景技术
从上世纪后期开始，人们开始发明并使用书写白板，主要是为了避免粉尘侵害师生健康。而交互式电子白板则是白板发展史上关键的一步，真正实现了白板与计算机、演示者与听众之间的双向互动。
目前的交互式电子白板以及交互式显示屏主要分为电磁感应式、红外线感应式、压力感应式、超声波感应式、图像传感式等。每种技术都有不同的特点和优势，在市场上占有一定的份额。国际权威市场调查机构的分析报告中表明，近年国际市场上，采用红外感应技术和电磁感应技术的电子白板及电子显示屏逐渐占据市场主导地位，占有1/2以上的市场分额，其次是压感及超声波传感技术，占有大约1/6的市场分额。按照硬件原理分为:超声波式、电磁感应式、红外式、电阻压感式，电磁感应式慢慢成为主流。
一、光学红外式：基本原理与投影机一样，在投影画面前方放置红外设备用于接收和发射红外信号。可适应20-120寸的投影画面使用，尺寸随投影画面变化。投影机将投影画面投影在幕布或墙上即可实现在投影画面上操作电脑。但是此类投影式的设备都会存在讲解人在屏幕前时，光亮影响讲解人的形象，明亮的光亮刺眼，也影响讲解人的讲解的问题。
二、超声波式：在屏幕的两边放置两个按固定距离分布的超声波接收装置，用于定位的笔是一个超声波发射器，当笔移动在屏幕的表面时，所发射的超声波沿屏幕表面被接收器检测到，由接收到超声波的时间可以换算笔与两个接收器的距离。这种定位方式容易受到外界环境的干扰，精度较低，且在屏幕越大的情况下，受到干扰的可能性越高，精度也就越低。
三、电磁感应式：射频(RF)原理，白板板芯内安装传感器，接收电磁笔发出的特定频率信号实现定位。其具有定位准确、精度高，可靠性高、易于实现对计算机的操作等优点。但也具有维修复杂不易操作，对人体辐射较大，不适宜人体特别是妇女，儿童长期使用等缺点。
四、电阻压感式：电阻膜技术，通过检测电阻值实现压感定位。其优点是定位相对准确，无需专用笔。但是其耐用性差，怕划伤，反应速度较慢，无法做超大面积。
五、红外技术式：红外原理，与超声波式类似，通过白板周遍的红外对管检测阻挡红外光的物体实现定位。但同样具有容易受到外界干扰的问题，无法做超大面积的交互式显示屏。
综上所述，现有的交互式电子白板或交互式显示屏的实现方法均存在若干待解决的问题，特别是难以实现超大面积的交互式显示屏。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交互式的LED显示模组及交互式LED显示屏，旨在解决现有的交互式显示屏容易受到外界环境干扰，精度不高，难以做大面积或超大面积显示屏的问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种交互式的LED显示模组，包括基板以及排列成方形阵列设在基板正面的四个发光单元，所述基板正面中部还设置有红外线接收单元，所述基板上涂覆有一层透光胶层，所述透光胶层覆盖所有发光单元和红外线接收单元，所述基板背面设置有若干个用于与外部电路连接的下焊盘，所述发光单元及红外线接收单元分别与所述下焊盘连接。
所述的交互式的LED显示模组，其中，所述红外线接收单元上涂覆有允许特定波段红外线通过的滤光胶。
所述的交互式的LED显示模组，其中，所述滤光胶允许通过的红外线的波段为0.76μm~3μm。
所述的交互式的LED显示模组，其中，所述基板正面设置有图案化的线路层，所述图案化线路层包括若干个功能区，所述功能区和基板背面的下焊盘通过贯穿基板的导电孔连接。
所述的交互式的LED显示模组，其中，每个所述发光单元均包括有红光芯片、蓝光芯片以及绿光芯片，每种颜色芯片的数量至少为一个，所述红光芯片、蓝光芯片以及绿光芯片可以为单电级芯片、双电极芯片以及倒装芯片中的任一种或其组合。
所述的交互式的LED显示模组，其中，所述功能区包括两个红光芯片连接区、两个蓝光芯片连接区、两个绿光芯片连接区以及两个共极区，所述发光单元的每个芯片均设有第一电极和第二电极，所述第二电极与第一电极极性相反，所述四个发光单元中，第一行发光单元的所有芯片的第一电极与第一共极区电连接，第二行发光单元的所有芯片的第一电极与第二共极区电连接，第一列发光单元的红光芯片的第二电极与第一红光芯片连接区电连接，第二列发光单元的红光芯片的第二电极与第二红光芯片连接区电连接，第一列发光单元的蓝光芯片的第二电极与第一蓝光芯片连接区电连接，第二列发光单元的蓝光芯片的第二电极与第二蓝光芯片连接区连接，第一列绿光芯片的第二电极与第一绿光芯片连接区电连接，第二列绿光芯片的第二电极与第二绿光芯片连接区电连接。
所述的交互式的LED显示模组，其中，所述红外线接收单元为红外线接收管或红外对管。
所述的交互式的LED显示模组，其中，所述红外线接收单元固晶在基板中部的功能区上，与独立的两个下焊盘电连接。
所述的交互式的LED显示模组，其中，所述红外线接收单元具有第一电极和第二电极，所述红外线接收单元的第一电极与一共极区电连接，第二电极通过功能区与一独立的下焊盘电连接。
一种交互式LED显示屏，具有如上所述的交互式的LED显示模组以及红外线发射笔，所述红外线发射笔内对应设置有红外线发射单元，用于实现与所述交互式LED显示屏的互动。
本发明的有益效果包括：本发明提供的交互式的LED显示模组及交互式LED显示屏，通过采用在四合一LED模组中添加红外线接收单元，一方面，在四合一的LED模组中添加红外线接收单元，与红外线发射笔相配合实现交互，其精度高，具有按压感，而传统单颗的LED封装体基板面积有限，在做更小间距的显示屏时，并没有多余的位置设置红外线接收单元，而本发明采用阵列式排列的四合一模组，其模组中部拥有足够的空间设置红外线接收单元；另一方面，本发明在红外线接收单元上涂覆滤光胶，只允许红外线发射笔发出的特定波段的红外线通过，吸收外界的干扰光线，具有极强的抗干扰能力，使得本发明提供的交互式显示屏可以做到超大面积，不受面积的限制；除此之外，本发明将交互设计为红外发射笔与屏内红外接收单元的控制，具有极强的抗干扰性和保密性，无需通过网络等实现交互，有效地避免因无线网络、互联网等存在而导致的信息被盗的可能性，特别适用于保密性、安全性要求较高的场合。
附图说明
图1为本发明提供的一种交互式的LED显示模组的正面结构示意图。
图2为本发明提供的一种交互式的LED显示模组的侧面结构示意图。
图3为本发明提供的一种交互式的LED显示模组的背面结构示意图。
图4为本发明提供的另一种交互式的LED显示模组的正面结构示意图。
图5为本发明提供的另一种交互式的LED显示模组的背面结构示意图。
图6为本发明提供的另一种交互式的LED显示模组的侧面剖视图。
图7为本发明提供的一种交互式LED显示屏的结构示意图。
附图标记说明：1、基板；2、发光单元；201、RGB-LED芯片；3、红外线接收单元；4、滤光胶层；5、透光胶层；6、下焊盘；7、图案化线路层；701、第一共极区；702、第二共极区；703、第一红光芯片连接区；704、第二红光芯片连接区；705、第一绿光芯片连接区；706、第二绿光芯片连接区；707、第一蓝光芯片连接区；708、第二蓝光芯片连接区；709、红外线接收单元连接区；8、导电孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，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”、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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
参见图1至图3，为本发明提供的一种交互式的LED显示模组的一种实施例。在该实施例中，所述交互式的LED显示模组包括基板1，基板1正面设置有4个发光单元2，发光单元2呈阵列式排布，在基板1上还设置有红外线接收单元3，红外线接收单元3位于4个发光单元2中间位置。在实际应用中，基板1可以选用FR-4板材、覆铜板、PCB板等。发光单元2包括一组RGB-LED芯片201，所述RGB-LED芯片201包括红光芯片、蓝光芯片以及绿光芯片。在实际生产中，RGB-LED芯片201通过固晶胶固定在基板1上，基板1正面通过蚀刻等工艺形成若干导电区域，RGB-LED芯片201及红外线接收单元3可通过引线与基板1正面的导电区域形成电性连接。如图3所示，在基板1背面设置有若干个下焊盘6，发光单元2通过基板1背面的下焊盘6实现与外部电路的电性连接；如图1所示，红外线接收单元3固定在基板1正面的一个导电区域，通过键和线与发光单元2的一个导电区域电连接，通过两个导电区域在基板1背面相对应的阴阳极引脚下焊盘6实现与外部电路的电性连接。参见图2，在红外线接收单元3上还设置有滤光胶层4，滤光胶层4可允许特定波段的红外线通过。在基板1正面还设置有透光胶层5，覆盖整个基板1正面，将发光单元2和红外线接收单元3包裹在其中。在实际应用中，红外线接收单元3可以为红外线接收管，当红外线接收单元3为红外线接收管时，在实际应用中，可以使用具有红外线发射装置的红外线发射笔，发射特定波段的红外线，当红外线发射笔指到该显示模组时，其发射出的特定波段的红外线被红外线接收管接收，以实现交互功能。
为了降低周围环境的干扰，滤光胶4可以允许波段为0.76μm~3μm的红外线通过，吸收其他波段的所有光线。在实际生产中，滤光胶4可以选用现有的滤光材料制作，可以为环氧树脂加上具有吸收光线的染色剂调配而成。如台湾威光公司的WG I R- 8683专用染色剂或pelnox, ltd（宝诺有限公司）生产的XS-2285-1等材料，均可实现对除特定波段红外线的其他光线的吸收。参见图4，为本发明提供的另一个实施例。在该实施例中，发光单元2通过贯穿基板1的导电金属孔8与基板1背面的下焊盘6连接，而红外线接收单元3通过键和线与基板1正面的导电区域形成（RGB-LED芯片201其中一个芯片的阴极和阳极导电区域）电性连接，再通过贯穿基板1的导电金属孔8与基板1背面的下焊盘6连接。此种封装方式避免了显示模组周边存在金属边缘，保证了模组的气密性和可靠性，会减少引脚下焊盘6的数量以及LED显示模组的打孔数量，制作工艺省时简易，生产效率提高。
在实际应用中，红外线接收单元3也可以在基板1的正面设置两个独立的阴阳极导电区域，通过贯穿基板的两个导电金属孔8与基板1背面与阴阳极导电区域对应的下焊盘6连接，通过下焊盘6实现与外部电路的电性连接。
参见图4-图6，为本发明提供的另一种交互式的LED显示模组的实施例。在该实施例中，在基板1正面设置有四个发光单元2，所述四个发光单元2排列成方形阵列设在基板1正面，每个所述发光单元均包括有一组RGB-LED芯片201。在实际应用中，RGB-LED芯片201包括红光芯片、绿光芯片以及蓝光芯片，在本实施例中，每个发光单元的红光芯片、绿光芯片以及蓝光芯片的数量均为一个。在实际应用中，红光芯片、绿光芯片以及蓝光芯片可以为单电级芯片、双电极芯片或倒装芯片中的任意一种及其组合。在本实施例中，绿光芯片和蓝光芯片为双电极芯片，即正装结构芯片，芯片的第一电极和第二电极均位于芯片顶面，红光芯片为单电级芯片，即垂直结构芯片，在该实施例中，红光芯片的第一电极在芯片顶面，第二电极在芯片底部。则绿光芯片和蓝光芯片的两电极可通过引线与相应的功能区实现电连接，红光芯片的第一电极可通过引线与相应的功能区实现电连接，第二电极可通过导电胶直接固晶在功能区上实现电连接，而绿光芯片和蓝光芯片则通过绝缘胶固晶在功能区上。
在四个发光单元2及红外线接收单元3上还覆盖有一层透光胶层5，所述透光胶层5将四个发光单元2及红外线接收单元3包裹在基板1上。在实际生产中，所述透光胶层5可通过模压工艺模压到基板上，覆盖所述四个发光单元及红外线接收单元3。一方面透光胶层5的存在可对发光单元2形成保护，加强显示模组的机械强度，另一方面可对发光单元2内三种芯片发出的光线进行混光，保证了发光单元的发光效果。
如图4所示，基板1上设置有图案化的线路层7，所述图案化线路层包括若干个功能区，所述功能区包括两个A芯片连接区、两个B芯片连接区、两个C芯片连接区、两个共极区以及红外线接收单元连接区，即第一共极区701、第二共极区702、第一红光芯片连接区703、第二红光芯片连接区704、第一绿光芯片连接区705、第二绿光芯片连接区706、第一蓝光芯片连接区707、第二蓝光芯片连接区708以及红外线接收单元连接区709。所述发光单元2的每个芯片均设有第一电极和第二电极，所述第二电极与第一电极极性相反，在本实施例中，第一电极为正极，第二电极为负极。所述四个发光单元2中，第一行发光单元2的所有芯片的第一电极与第一共极区701电连接，第二行发光单元2的所有芯片的第一电极与第二共极区702电连接，第一列发光单元2的红光芯片的第二电极与第一红光芯片连接区703电连接，第二列发光单元2的红光芯片的第二电极与第二红光芯片连接区704电连接，第一列发光单元2的绿光芯片的第二电极与第一绿光芯片连接区705电连接，第二列发光单元2的绿光芯片的第二电极与第二绿光芯片连接区706连接，第一列发光单元2的蓝光芯片的第二电极与第一蓝光芯片连接区707电连接，第二列发光单元2的蓝光芯片的第二电极与第二蓝光芯片连接区708电连接；红外线接收单元3的第一电极与第一共极区701连接，第二电极与红外线接收单元连接区709电连接。在本实施例中，红外线接收单元3采用单电级的红外线接收管，其第二电极位于接收管底部，红外线接收单元3用导电胶固定在红外线接收单元连接区709上。可以预见的，红外线接收单元3还可以采用双电极或倒装芯片，相应的电路连接可做适应性修改，仍然应落入本发明的保护范围。
在该实施例中，本发明将四个发光单元2的电路连接进行简化，其基板1中部留出的位置可以更好地容纳红外线接收单元3，使本发明更加适用于微小间距的LED封装。其次，对应的下焊盘6的数量减少到只有8-9个，极大地简化了后续的生产工艺，提高了生产效率。
参见图7，为本发明提供的一种交互式的LED显示屏。所述交互式LED显示屏具有如上所述的交互式的LED显示模组，可以通过一支红外线发射笔实现与显示屏的交互，实现对画面的放大、缩小、移动、指定特定区域等等功能。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种交互式的LED显示模组，其特征在于，包括基板以及排列成方形阵列设在基板正面的四个发光单元，所述基板正面中部还设置有红外线接收单元，所述基板上涂覆有一层透光胶层，所述透光胶层覆盖所有发光单元和红外线接收单元，所述基板背面设置有若干个用于与外部电路连接的下焊盘，所述发光单元及红外线接收单元分别与所述下焊盘连接。
2.根据权利要求1所述的交互式的LED显示模组，其特征在于，所述红外线接收单元上涂覆有允许特定波段红外线通过的滤光胶。
3.根据权利要求2所述的交互式的LED显示模组，其特征在于，所述滤光胶允许通过的红外线的波段为0.76μm~3μm。
4.根据权利要求1所述的交互式的LED显示模组，其特征在于，所述基板正面设置有图案化的线路层，所述图案化线路层包括若干个功能区，所述功能区和基板背面的下焊盘通过贯穿基板的导电孔连接。
5.根据权利要求4所述的交互式的LED显示模组，其特征在于，每个所述发光单元均包括有红光芯片、蓝光芯片以及绿光芯片，每种颜色芯片的数量至少为一个，所述红光芯片、蓝光芯片以及绿光芯片可以为单电级芯片、双电极芯片以及倒装芯片中的任一种或其组合。
6.根据权利要求5所述的交互式的LED显示模组，其特征在于，所述功能区包括两个红光芯片连接区、两个蓝光芯片连接区、两个绿光芯片连接区以及两个共极区，所述发光单元的每个芯片均设有第一电极和第二电极，所述第二电极与第一电极极性相反，所述四个发光单元中，第一行发光单元的所有芯片的第一电极与第一共极区电连接，第二行发光单元的所有芯片的第一电极与第二共极区电连接，第一列发光单元的红光芯片的第二电极与第一红光芯片连接区电连接，第二列发光单元的红光芯片的第二电极与第二红光芯片连接区电连接，第一列发光单元的蓝光芯片的第二电极与第一蓝光芯片连接区电连接，第二列发光单元的蓝光芯片的第二电极与第二蓝光芯片连接区连接，第一列绿光芯片的第二电极与第一绿光芯片连接区电连接，第二列绿光芯片的第二电极与第二绿光芯片连接区电连接。
7.根据权利要求1所述的交互式的LED显示模组，其特征在于，所述红外线接收单元为红外线接收管或红外对管。
8.根据权利要求4所述的交互式的LED显示模组，其特征在于，所述红外线接收单元固晶在基板中部的功能区上，与独立的两个下焊盘电连接。
9.根据权利要求6所述的交互式的LED显示模组，其特征在于，所述红外线接收单元具有第一电极和第二电极，所述红外线接收单元的第一电极与一共极区电连接，第二电极通过功能区与一独立的下焊盘电连接。
10.一种交互式LED显示屏，其特征在于，具有如权利要求1-9任意一项所述的交互式的LED显示模组以及红外线发射笔，所述红外线发射笔内对应设置有红外线发射单元，用于实现与所述交互式LED显示屏的互动。
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