專利名稱：大屏幕清晰度發(fā)光二極管顯示模組及封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大屏幕清晰度發(fā)光二極管(LED)顯示模組，用于家用 電視接收機(jī)、電腦顯示器、戶內(nèi)與戶外大屏幕圖像顯示。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字電視系統(tǒng)和電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用 于各行各業(yè)，諸如等離子(PDP)、液晶(LCD)、投影機(jī)投影(PJT)及LED 屏幕等顯示方式也應(yīng)運(yùn)而生，但上述各種主流顯示方式均受到了諸如亮度、 屏幕尺寸、能耗過大、使用壽命、封裝技術(shù)以及顯示精度的局限。
例如PDP存在電耗過大(40寸的屏幕大約電耗300W左右)，使用壽 命短(大約20000小時(shí)，且播放固定畫面時(shí)屏幕易灼傷)，屏幕尺寸受限(目 前最大100寸，無法無縫拼裝)，亮度過低(無法在戶外光照下收看)等問 題。LCD存在顯示速度問題(液晶體扭曲復(fù)位周期時(shí)間)，使用壽命短(背 光源僅數(shù)千小時(shí)壽命)，亮度低(無法在戶外光照下收看)，屏幕尺寸受限(目 前最大66寸，無法無縫拼裝)等問題。PJT存在圖象線性較差(屏幕依靠 幕布，干擾因素較多)，亮度低(無法在光照較亮的區(qū)域收看)，背光源壽命 短(2000小時(shí)左右)等問題。鑒于以上產(chǎn)品的缺陷，目前市場(chǎng)上還存在另外 一種顯示方式，就是LED顯示屏，但LED顯示屏也有缺陷，目前的產(chǎn)品由 于象素顆粒極大，無法近距離收看，而且色差較大，成本極高(動(dòng)輒數(shù)百萬 成本)，電耗極大(單個(gè)LED的電耗約為0.5W，實(shí)際顯示分辨率為1024*768 的畫面時(shí)，消耗功率接近1500千瓦)，難以進(jìn)入室內(nèi)近距離收看的領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種大屏幕清晰度發(fā)光二極管顯示模組，以解
決上述缺陷，本發(fā)明提供的顯示模塊組是將LCD生產(chǎn)技術(shù)和集成電路生產(chǎn) 技術(shù)有機(jī)綜合結(jié)合，在不降低圖象清晰度、畫面亮度的前提下提高屏幕尺寸， 降低高清顯示模組能耗，提高模組使用壽命。本發(fā)明可適用于戶內(nèi)和戶外， 民用和商用等多種用途。
本發(fā)明是一種建立在LED顯示屏幕基礎(chǔ)上的高清晰度顯示模組，區(qū)別 于以往的LED顯示屏幕的是以往的LED顯示屏幕都是由一個(gè)個(gè)單獨(dú)的 LED管拼裝而成，這樣，必然會(huì)造成像素粗大，畫面精度下降，而本發(fā)明所 使用的LED模組是大規(guī)模集成了數(shù)百萬個(gè)微型LED管在一個(gè)模塊上，因此 能做到高分辨率。該顯示模組由一個(gè)LED集成顯示模塊， 一個(gè)變頻恒溫散 熱器和一個(gè)數(shù)字信號(hào)電路板組成。
所述的LED集成顯示模塊內(nèi)的每個(gè)象素是由未封裝的可顯示256級(jí)以 上亮度范圍的R/G/B基色二極管植在底板上，通過類似液晶TFT的控制方 式來對(duì)其進(jìn)行控制，由于多個(gè)LED在極近的距離內(nèi)工作，必然會(huì)相互干擾， 產(chǎn)生泛光效應(yīng)，因此，需要在每一組R/G/B基色LED的周圍，設(shè)置一個(gè)反 光度很高的規(guī)則形狀的光學(xué)聚光通道，這個(gè)通道一方面可以隔絕象素與象素 之間的泛光效應(yīng)，另一方面可以在象素內(nèi)對(duì)三個(gè)基色進(jìn)行混色，避免紅、蘭 兩色露邊。還可以集中光照，提高LED的整體亮度。
所述的象素構(gòu)成方式為三個(gè)基色象素以無分隔方式排列為一組，在每組 象素的外圍安裝聚光通道以分隔各點(diǎn)。
所述的變頻恒溫散熱器上安裝有數(shù)個(gè)靜音風(fēng)扇，在散熱區(qū)域溫度敏感點(diǎn) 上安裝有溫度傳感器；變頻恒溫散熱器通過導(dǎo)熱膠粘貼到LED集成顯示模 塊上，LED供電電路板安裝在散熱器的另一側(cè)；
所述的數(shù)字信號(hào)電路板的輸入信號(hào)通過一個(gè)三極管放大，分別控制紅、 綠、和藍(lán)各基色的控制三極管的電源電壓，以控制各個(gè)基色發(fā)光強(qiáng)度，安裝 在散熱器的中央部位。
圖l為象素排列模式，每象素由1R， 1G， 1B三個(gè)基色LED構(gòu)成，在 每組象素的外圍(即圖釋中的黑色方框)，由全反射的反光板圍成正方形的 光學(xué)通道，目的是要隔離各組象素之間的光線干擾，同時(shí)在象素組內(nèi)充分混 色，這樣可以更完美的再現(xiàn)色彩。由于聚光通道可以將光線充分利用，從而 可以使用更低功率的LED單元以降低電耗(理想消耗功率為每LED電耗 O.IMW)。
圖2 (a)為聚光通道的立體圖，單個(gè)通道底端為0.1X0.1mr^的正方形， 高度為2mm，頂端為0.3X0.3mm2,用途為在LED單元發(fā)出光線后，由四 面光反射板衍射各個(gè)方向的光，在頂端出口處將光線約束為0.3X0.3mm2W 象素尺寸，同時(shí)由于在底端入射口中設(shè)有一組3個(gè)基色單元，在基色單元發(fā) 光的同時(shí)相互泛光，直接完成了三基色混色的過程，在聚光通道頂端的出口 直接反映出混色后的象素，從而可以避免三基色象素混色時(shí)造成的視覺千 擾，達(dá)到更好的收看效果。
圖2 (b)上方的聚光通道示意圖表示的是一種可實(shí)現(xiàn)無縫拼接的LED 模組，倒金字塔結(jié)構(gòu)的通道設(shè)置的最終目的是用于模組邊緣的結(jié)構(gòu)加固，如 圖2-2所示，倒金字塔外側(cè)留出了寬為O.lmm，高為2mm的三角形空間， 可用于放置一根三角截面的高硬度強(qiáng)化金屬條，用以加固模組邊緣的聚光通 道，防止在拼接時(shí)損傷。
目前LED顯示的另一個(gè)缺陷是白平衡問題，由于目前的積木式架構(gòu)是 以單色LED的數(shù)量配比方式來控制屏幕顯示出的白色，但是這種方式的可 控性很差，直接導(dǎo)致了LED顯示上的色差。
圖3 (a)表示的是LED顯示模組內(nèi)的基色象素顯示控制電路，輸入信 號(hào)通過一個(gè)三極管來進(jìn)行放大，使輸入的微小信號(hào)可以驅(qū)動(dòng)2.2-3.5V最低發(fā) 光要求的發(fā)光二極管，要求是三極管的輸出可以分辨出256級(jí)以上的電壓變 化。同時(shí)，通過分別控制R，G3各基色的控制三極管的電源電壓就可以均勻 控制各個(gè)基色的發(fā)光強(qiáng)度，從而達(dá)到調(diào)整白色平衡的目的。
圖3 (b)表示的是電源供電電路，由于LED對(duì)電源恒壓恒流的要求較
高，因此選用的是開關(guān)穩(wěn)壓電源電路，開關(guān)穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)是將交流市電直 接轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后在直流電壓上疊加脈沖信號(hào)，模擬出交流環(huán)境，此 時(shí)模擬的交流環(huán)境是十分清潔的，可以有效避免市電中夾帶的干擾。在開關(guān)
電源的三個(gè)輸出級(jí)(R/G/B各一)各設(shè)置一個(gè)由一個(gè)電位器和一個(gè)電阻組成 的分壓電路來分別調(diào)整各基色控制電路的電源電壓(范圍在2.2 3.5V)，調(diào) 整時(shí)需預(yù)熱30分鐘后在暗室環(huán)境下使用白平衡儀來調(diào)整至規(guī)定數(shù)值(同彩 電白平衡調(diào)整一樣)。
由于LED對(duì)溫度很敏感，在不同的溫度條件下，LED發(fā)射的光的顏色 會(huì)發(fā)生變化，因此，對(duì)LED顯示模組的溫度調(diào)整也很重要。
附加在LED顯示模組散熱器上的風(fēng)扇控制電路，以一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱 敏電阻來限制靜音高速風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。這個(gè)系統(tǒng)的重點(diǎn)在于熱敏電阻附著在散 熱器表面的位置，以及控制電路的數(shù)量，這需要依據(jù)實(shí)際使用地點(diǎn)的溫度條 件來決定。
本發(fā)明所述的大屏幕清晰度發(fā)光二極管顯示模組封裝方式由以下二種 可供選擇
(一) 充氣封裝方式，即在模組上未封裝的LED單元全部安裝完成后， 將玻璃或樹脂面板用金屬包邊固定在模組底板上來完成封裝，用于大屏幕不 拼裝產(chǎn)品；
(二) 無邊緣封裝方式，即將LED象素聚光通道制作成倒金字塔形狀， 在模組邊緣用三角形金屬條密封圍邊，用標(biāo)準(zhǔn)LED封裝方式封裝后對(duì)正面 拋光來完成封裝，用于超大屏幕無縫拼裝產(chǎn)品。
其中第一種方式的大屏幕不拼裝為50英寸以下，第二種方式的大屏幕 無縫拼裝為50英寸以上。
在封裝時(shí)，目前的LED封裝受到了晶棒直徑的限制，無法制作9寸以 上的LED集成模組，但按照本發(fā)明的方式，將可以制作50英寸的單體模組。 方式如下
首先，清洗裝架，裝架時(shí)需要將管芯按照品字型排列(每隔0.2mm —
組，每組直徑控制在0.1mm);然后壓焊點(diǎn)膠，點(diǎn)膠時(shí)依照白光LED的做法， 將每個(gè)LED點(diǎn)上熒光粉，每組按照R/G/B三基色排列，再布線(包括矩陣); 然后在底板上放置倒金字塔形狀的聚光器(頂口為0.3mm,底口為O.lmm) 或正常聚光器(頂口與底口的邊長(zhǎng)一致)，在聚光器安裝完成后，向聚光器 內(nèi)部注入樹脂材料，固化后安裝邊緣加固金屬條和PCB陶瓷底襯，最后對(duì) 樹脂材料表面拋光處理。
由此可見，由本發(fā)明提供的大屏幕清晰度發(fā)光二極管顯示模組集成了數(shù) 百萬個(gè)微型LED管在一個(gè)模塊上，且呈倒金字塔形，通過特殊聚光通道予 以保證。同時(shí)由于金屬散熱器較牢固，利用粘貼方式將較小的模塊固定到金 屬散熱器上，可使用無鍵拼接方式解決顯示屏幕面積的限制，可解決走避在 屏幕的顯示問題。


圖1為象素排列模式。 圖2其中(a)為聚光通道的立體圖。 (b)為倒金字塔形結(jié)構(gòu)。 圖3其中(a) LED顯示模塊內(nèi)的基色象素顯示控制電路。 (b)電源供電電路。
具體實(shí)施例方式
需要聯(lián)合CRT制造、LED制造、IC制造等多種工藝。首先，清洗裝架， 裝架時(shí)需要將管芯按照品字型排列(每隔0.2mm —組，每組直徑控制在 O.lmm);然后壓焊點(diǎn)膠，點(diǎn)膠時(shí)依照白光LED的做法，將每個(gè)LED點(diǎn)上熒 光粉，每組按照R/G/B三基色排列，再布線(包括矩陣)；然后在底板上放 置倒金字塔形狀的聚光器(頂口為0.3mm，底口為0.1mm)，聚光器固定后， 在PCB底部襯lmm厚導(dǎo)熱陶瓷(預(yù)留接口空位)，最后制作接口。
在模塊制作完成后，將散熱器(2mm厚柵狀鋁片)用導(dǎo)熱膠粘貼到模
塊上，再將散熱風(fēng)扇組按向上散熱方向安裝到散熱器上，再將溫度傳感器安 裝在散熱器背面(均勻分布，數(shù)量及探測(cè)方位與風(fēng)扇一致)。
然后將LED供電電路板安裝在散熱器的另一側(cè)(一組交流市電輸入， 三路直流電壓輸出，每路直流電壓均可單獨(dú)微調(diào))。 最后將數(shù)字電路板安裝在散熱器的中央部位。
權(quán)利要求
1、一種大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組，其特征在于它由一個(gè)LED集成顯示模塊、一個(gè)變頻恒溫?zé)嵘⑵骱鸵粋€(gè)數(shù)字信號(hào)電路板組成；其中所述的LED集成顯示模塊內(nèi)的每個(gè)象素是由未封裝的顯示256級(jí)以上亮度的紅/綠/藍(lán)基色LED二極管植在底板上，且每組LED周圍，設(shè)置一個(gè)規(guī)則形狀的光學(xué)聚光通道；所述的變頻恒溫散熱器上安裝有多個(gè)靜音風(fēng)扇，在散熱區(qū)域溫度敏感點(diǎn)上安裝有溫度傳感器；變頻恒溫散熱器通過導(dǎo)熱膠，粘貼到LED集成顯示模塊上，LED供電電路板安裝在散熱器的另一側(cè)；所述的數(shù)字信號(hào)電路板的輸入信號(hào)通過一個(gè)三極管放大，分別控制紅、綠、和藍(lán)各基色的控制三極管的電源電壓，以控制各個(gè)基色發(fā)光強(qiáng)度，安裝在散熱器的中央部位。
2、 按權(quán)利要求1所述的大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組，其特征 在于所述的象素構(gòu)成方式為三個(gè)基色象素以無分隔方式排列為一組，在每組 象素的外圍安裝聚光通道以分隔各點(diǎn)。
3、 按權(quán)利要求1或2所述的大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組，其 特征在于LED集成顯示模塊中每個(gè)象素的聚光通道是由全反射的反光板圍 成的正方形光學(xué)通道。
4、 按權(quán)利要求1或2所述的大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組，其 特征在于所述單個(gè)聚光通道呈倒金字塔形，倒金字塔的外側(cè)留出了三角形空 間，用于模組邊緣支撐。
5、 按權(quán)利要求4所述的大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組，其特征 在于所述的倒金字塔形底端為0.1X0.1mm的正方形，頂端為0.3X0.3mm的 正方形，高度為2mm;倒金字塔外側(cè)留出了三角形空間的寬度為O.lmm， 高度2mm。
6、 按權(quán)利要求1所述的大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組，其特征 在于所述的靜音風(fēng)扇按裝在散熱器的散熱柵徑向上。
7、 按權(quán)利要求1或6所述的大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組，其 特征在于所述的靜音風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速通過溫度敏感點(diǎn)上的溫度傳感器控制的。
8、 按權(quán)利要求1或6所述的大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組，其 特征在于所述的散熱器為全鋁散熱器，散熱器的散熱柵狀的鋁片厚2mm。
9、 封裝如權(quán)利要求1所述的大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組的方 法，其特征在于按不同要求選用下述兩種方式中任意一種(一) 充氣封裝方式，即在模組上未封裝的LED單元全部安裝完成后， 將玻璃或樹脂面板用金屬包邊固定在模組底板上來完成封裝，用于大屏幕不 拼裝產(chǎn)品；(二) 無邊緣封裝方式，即將LED象素聚光通道制作成倒金字塔形狀， 在模組邊緣用三角形金屬條密封圍邊，用標(biāo)準(zhǔn)LED封裝方式封裝后對(duì)正面 拋光來完成封裝，用于超大屏幕無縫拼裝產(chǎn)品。
10、 按權(quán)利要求9所述的大屏幕高清晰度發(fā)光二極管顯示模組的方法， 其特征在于第一種方式的大屏幕不拼裝為50英寸以下，第二種方式的大屏 幕無縫拼裝為50英寸以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大屏幕清晰度發(fā)光二極管顯示模組及封裝方法，其特征在于它由一個(gè)LED集成顯示模塊、一個(gè)變頻恒溫?zé)嵘⑵骱鸵粋€(gè)數(shù)字信號(hào)電路板組成；所述的LED集成顯示模塊內(nèi)的每個(gè)象素是由未封裝的顯示256級(jí)以上亮度的紅/綠/藍(lán)基色LED二極管植在底板上，且每組LED周圍，設(shè)置一個(gè)規(guī)則形狀的呈倒金字塔形的光學(xué)聚光通道；所述的變頻恒溫散熱器上安裝有數(shù)個(gè)靜音風(fēng)扇，在散熱區(qū)域溫度敏感點(diǎn)上安裝有溫度傳感器；通過導(dǎo)熱膠粘貼到LED集成顯示模塊上，LED供電電路板安裝在散熱器的另一側(cè)；所述的數(shù)字信號(hào)電路板的輸入信號(hào)通過一個(gè)三極管放大，分別控制紅、綠、和藍(lán)各基色的控制三極管的電源電壓，以控制各個(gè)基色發(fā)光強(qiáng)度，安裝在散熱器的中央部位。
文檔編號(hào)G09F9/33GK101188076SQ20071004670
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月29日
發(fā)明者陳慎安 申請(qǐng)人:陳慎安;王躍進(jìn);陳 威