專利名稱：多合一led顯示屏模塊表貼及顯示屏模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)為發(fā)光體的顯示屏模塊，尤 其涉及一種LED顯示屏模塊表貼以及相應(yīng)的顯示屏模塊，屬于半導(dǎo)體照明 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，半導(dǎo)體照明技術(shù)得到了長足的發(fā)展，而其核心技術(shù)就是顯示 屏模塊方案的發(fā)展。常見的幾種顯示屏方案可分為以下幾種，點(diǎn)陣模塊方
案最早的設(shè)計(jì)方案，由室內(nèi)偽彩點(diǎn)陣屏發(fā)展而來，優(yōu)勢原材料成本 最有優(yōu)勢，且生產(chǎn)加工工藝簡單，質(zhì)量穩(wěn)定。缺點(diǎn)色彩一致性差，馬賽 克現(xiàn)象較嚴(yán)重，顯示效果較差。單燈方案為解決點(diǎn)陣屏色彩問題，借鑒 戶外顯示屏技術(shù)的一種方案，同時(shí)將戶外的像素復(fù)用技術(shù)移植到了室內(nèi)顯 示屏。優(yōu)勢色彩一致性比點(diǎn)陣模塊方式的好。缺點(diǎn)混色效果不佳， 視角不大，水平方向左右觀看有色差。加工較復(fù)雜，抗靜電要求高。實(shí)際 像素分辨率做到10000點(diǎn)以上較難。貼片方案采用貼片發(fā)光管為顯示 元件的方案。優(yōu)勢色彩一致性，視角等重要顯示指標(biāo)是現(xiàn)有方案里最好 的一種，特別是三合一表貼的混色效果非常好。缺點(diǎn)加工工藝麻煩，成 本太高。亞表貼方案實(shí)際上是單燈方案的一種改進(jìn)，現(xiàn)在還在完善之中。 優(yōu)勢在顯示色彩一致性，視角等首要指標(biāo)和標(biāo)貼方案差別不大了，但成 本較低，顯示效果很好，分辨率理論上可以做到17200以上。缺點(diǎn)加 工還是較復(fù)雜，抗靜電要求高。
目前，針對這些問題提出了一種新的多合一LED顯示屏模塊表貼，廣
泛用于大面積圖文顯示全彩屏，狀態(tài)指示、標(biāo)志照明、信號顯示等方面，其發(fā)展前景吸引全球照明大廠家都先后加入LED光源及市場開發(fā)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種機(jī)構(gòu)緊湊的多合一
LED顯示屏模塊表貼，利用該模塊表貼可以組合成體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、散 熱效果好、使用壽命長的LED顯示屏模塊。 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種多合一 LED顯示屏模塊表貼，包括有作為載體的基座及其固定在 其上的預(yù)制件，所述的預(yù)制件包括作為其底座的多層印刷電路板，以及固 定在印刷電路板上的LED芯片和反光碗，所述的印刷電路板的上表面層設(shè) 有二維陣點(diǎn)，每個(gè)陣點(diǎn)內(nèi)貼裝或焊接有LED芯片，并在反光碗中空部分注 有保護(hù)膠。
進(jìn)一步地，所述的每個(gè)陣點(diǎn)都設(shè)有焊盤，LED芯片被焊接在焊盤上， 所述的印刷電路板上設(shè)有對等排列分布的焊盤引腳。
再進(jìn)一步地，所述的各個(gè)陣點(diǎn)為等間距排布，間距范圍在2.54 7.62mm 之間。
再進(jìn)一步地，所述的預(yù)制件基座為四棱臺形狀的中空透明的陶瓷件。 更進(jìn)一步地，所述的印刷電路板上設(shè)有若干個(gè)通孔，在通孔內(nèi)填有導(dǎo)
電材料或者導(dǎo)熱材料。所述的通孔的孔徑為00.1 0.3mm。
更進(jìn)一步地，所述的保護(hù)膠為硅膠或者帶擴(kuò)散劑的環(huán)氧樹脂膠或者
UV膠。
一種由上述的多合一 LED顯示屏模塊表貼組合成的顯示屏模塊，其中 每個(gè)LED顯示屏模塊表貼包括有四個(gè)LED芯片，構(gòu)成一個(gè)像素，每個(gè)像 素包括紅、綠、藍(lán)三種顏色的LED芯片，其中兩個(gè)LED芯片為同色，由 兩路信號分別控制，所述每個(gè)像素的LED芯片中任意一個(gè)LED芯片均又 可作為相鄰像素中其中一個(gè)LED芯片。
進(jìn)一步地，同色的LED芯片可以為紅、綠、藍(lán)三種顏色中的任意一種。本發(fā)明的多合一 LED顯示屏模塊表貼的有益效果主要體現(xiàn)在
(1) 多合一 LED顯示屏模塊表貼是將LED芯片直接封裝于多層電路 板上，工藝成熟，生產(chǎn)成本較低。多層電路板同時(shí)具備固定LED芯片、連 接線路和散熱等多項(xiàng)功能，模塊厚度薄、體積小、組合簡便，節(jié)約空間， 既可單個(gè)使用，也可組合使用。
(2) 本發(fā)明基于多層控制電路板，所采用材料的機(jī)械及熱穩(wěn)定性較 好，產(chǎn)品適應(yīng)溫度范圍較寬。多層電路板金屬化電路過孔以及填埋的導(dǎo)熱 材料，均有利于LED芯片通過多重路徑散熱，提高了散熱效果。
(3) LED芯片外表面覆蓋硅膠或者帶擴(kuò)散劑的環(huán)氧樹酯膠或者UV 膠，既是表面保護(hù)膠，也是LED的出光透鏡，提高出光效率。
(4) 混色性好，相對于其他工藝(分立表貼、亞表貼、單燈等)，三基 色得以緊密地結(jié)合在一起，使得觀看者即使在近距離的情況下無色散，從 而保證用戶看到的永遠(yuǎn)是真正自然的全彩色像素，而其他工藝由于像素是 由三色分立的發(fā)光元件組成，使得顯示屏圖像有顆粒感。
(5) 色彩一致性好，畫面通透，所有用于此系列產(chǎn)品的紅，綠，藍(lán) 各色LED晶片都經(jīng)過精密的自動分選設(shè)備進(jìn)行亮度，波長，正向壓降等多 個(gè)參數(shù)的篩選，保證了晶片波長范圍達(dá)到人眼根本無法分辨的2納米。在 幫定過程中又采用特殊工藝對晶片分布進(jìn)行充分調(diào)勻，保證了無論同一表 貼內(nèi)部或是不同表貼間的各色亮度，色度分布均勻一致。使得顯示屏畫面 通透干凈。
(6) 抗靜電性能優(yōu)勢，本發(fā)明的表貼相對分立元件工藝的全彩屏， 由于在超凈防靜電車間時(shí)已經(jīng)將幾十顆晶片綁定在一起，大大降低了靜電 損傷概率。
(7) 平整度極好，由于本發(fā)明的表貼的塑殼是由高精度模具產(chǎn)出， 制成顯示屏后，現(xiàn)場效果平整度方面遠(yuǎn)高于其他分立件工藝的全彩LED 屏，完全沒有由于裝配焊接誤差造成的馬賽克問題。
6(8) 視角極大，無論單色雙色或全彩色模塊，此種工藝的視角極大 已是業(yè)內(nèi)不爭的事實(shí)。
(9) 色溫一致性好，所有產(chǎn)品在制成顯示板后都經(jīng)過色溫一致性調(diào)
整，同一顯示屏的板間色溫誤差僅為幾十K。
(10) LED晶片由樹脂材料封裝在塑殼內(nèi)，如表面有塵土或其他污漬， 可以直接擦拭。
(11) 亮度高，相比0603或0805等形式的分立表貼型LED可以有更 多的光通量被反射出，又由于采用了 4x4模組形式，可以實(shí)現(xiàn)l/4掃描， 進(jìn)一步提升了亮度。
由具有上述優(yōu)點(diǎn)的表貼組合而成的顯示屏模塊，通過虛擬像素顯示控 制技術(shù)，在實(shí)像素發(fā)光器件的基礎(chǔ)上，采用了像素的復(fù)用方式的控制技術(shù)， 在顯示圖像時(shí)，比相同點(diǎn)數(shù)的實(shí)像素顯示方式的清晰度提高了四倍，性能 價(jià)格比極高，虛擬像素屏只需要對應(yīng)的實(shí)像素屏的1/4面積，就可顯示相 同效果的圖像。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一歩說明 圖l:多合一LED顯示屏模塊表貼的正面示意圖。
圖2:多合一 LED顯示屏模塊表貼的側(cè)面示意圖。 圖3: LED顯示屏模塊的表貼排布示意圖。
其中
l:陶瓷預(yù)制件基座，2:印刷電路板，3:芯片，4:保護(hù)膠，5:反光碗， 6:發(fā)光管陰極引腳，7:發(fā)光管陽極引腳，8:金線。
具體實(shí)施例方式
如圖l、圖2所示，本發(fā)明一種多合一LED顯示屏模塊表貼，該模塊 的載體為四棱臺形狀的中空透明的陶瓷預(yù)制件基座1，預(yù)制件底座為2-4層的印刷電路板2，印刷電路板2的上表面層設(shè)有二維陣點(diǎn)，每個(gè)陣點(diǎn)設(shè)
有焊盤，陣點(diǎn)內(nèi)貼裝或焊接有LED芯片3，各個(gè)陣點(diǎn)為等間距排布，間距 范圍在2.54 7.62mm之間。設(shè)置在印刷電路板2上的反光碗5的中空部分 注有保護(hù)膠4，該保護(hù)膠為硅膠或者帶擴(kuò)散劑的環(huán)氧樹脂膠或者UV膠。 在固化的過程中，利用特定的加工模具對膠面進(jìn)行二次成型形成出光面。
另外，所述印刷電路板上設(shè)有焊盤引腳，焊盤引腳對等排列分布，其 中，發(fā)光管陰極引腳6處于印刷電路板2下方，其一個(gè)焊盤將所有芯片的 負(fù)極連接起來，焊盤位于該表貼的幾何形狀中心，聯(lián)接方式通過金線8把 芯片負(fù)極與中心焊盤聯(lián)接，同理，通過金線8把芯片正極與發(fā)光管陽極引 腳7連接起來；此外，發(fā)光管陰極引腳6、發(fā)光管陽極引腳7可以根據(jù)需 要彎折成一定的形狀，用于外部電源連接、導(dǎo)熱和散熱。該多層印刷電路 板上加工若干直徑很細(xì)的通孔，孔徑大約在(D0.1 0.3mm之間， 一部分通 孔內(nèi)部經(jīng)沉積和電鍍導(dǎo)電材料，例如金屬銅，使通孔成為印刷電路板層間 的導(dǎo)電通道；另一部分通孔內(nèi)部填入導(dǎo)熱材料，以傳導(dǎo)LED芯片的熱量， 提高了散熱效果。表貼模塊底面層采用SMT工藝安裝在控制驅(qū)動的集成 電路控制板上，以對每個(gè)發(fā)光點(diǎn)實(shí)施控制；安裝外接通訊接口部件，保證 模塊與顯示屏之間的信息交換。
下面詳細(xì)介紹一下預(yù)制件的制造工藝
LED裸芯片在印刷電路板全部貼裝完成，用金屬絲球焊機(jī)在超聲、熱 壓的作用下將LED芯片與線路進(jìn)行電氣連接，測試合格后，再封上樹脂膠。 LED芯片外表面封膠的一種方式是預(yù)先進(jìn)行晶片檢驗(yàn)，材料表面是否有 機(jī)械損傷及麻點(diǎn)麻坑，芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求，電極圖 案是否完整；由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很小，約0.1mm， 不利于后工序的操作，我們采用擴(kuò)片機(jī)對黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張，是LED 芯片的間距拉伸到約0.6mm。在LED支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠， 工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制，在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細(xì)的工藝要求，
8故采用自動點(diǎn)膠機(jī)進(jìn)行控制點(diǎn)膠。備膠和點(diǎn)膠相反，備膠是用備膠機(jī)先把
銀膠涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上; 將擴(kuò)張后LED芯片安置在刺片臺的夾具上，LED支架放在夾具底下，自 動裝架其實(shí)是結(jié)合了點(diǎn)膠和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點(diǎn)上絕緣 膠，然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位置，再安置在相應(yīng)的支架位置 上，自動裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時(shí)對設(shè)備的沾膠及安 裝精度進(jìn)行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表 面的損傷，特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的，因?yàn)殇撟鞎潅酒砻?的電流擴(kuò)散層；燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對溫度進(jìn)行監(jiān)控， 防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在15(TC，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)， 根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到170°C， l小時(shí)，絕緣膠一般15(TC， l小時(shí)，銀 膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時(shí)打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨 意打開。固晶的目的將電極引到LED芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工 作，LED的固晶工藝有金絲球焊，先在LED芯片電極上壓上第一點(diǎn)，再 將金絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點(diǎn)后扯斷金絲，金絲球焊過程則在 壓第一點(diǎn)前先燒個(gè)球，其余過程類似，固晶是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 工藝上主要需要監(jiān)控的是固晶金絲拱絲形狀，焊點(diǎn)形狀，拉力；灌膠封裝 基本上工藝控制的難點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)，設(shè)計(jì)上主要是對材料的選 型，選用結(jié)合良好的保護(hù)膠和陶瓷預(yù)制件基座，外形呈四棱臺形狀，將壓 焊好的LED陶瓷預(yù)制件基座放入模具中，將上下兩副模具用液壓機(jī)合模并 抽真空，將固態(tài)保護(hù)膠放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道 中，保護(hù)膠順著膠道進(jìn)入各個(gè)LED成型槽中并固化，保護(hù)膠為硅膠或者帶 擴(kuò)散劑的環(huán)氧樹脂膠或者UV膠；然后進(jìn)行封裝保護(hù)膠的固化， 一般環(huán)氧 固化條件在135°C， 1小時(shí)；再進(jìn)行后固化是為了讓保護(hù)膠充分固化，同 時(shí)對LED進(jìn)行熱老化，后固化對于提高保護(hù)膠與支架的粘接強(qiáng)度非常重 要， 一般條件為120。C， 4小時(shí)；由于LED在生產(chǎn)中是連在一起的，其次需要切腳機(jī)來完成分離工作；最終測試LED的光電參數(shù)、檢驗(yàn)外形尺寸， 同時(shí)根據(jù)客戶要求對LED產(chǎn)品進(jìn)行分選，將成品進(jìn)行計(jì)數(shù)包裝，超高亮 LED需要防靜電包裝。
由圖3中所示，四個(gè)LED芯片構(gòu)成一個(gè)像素，每個(gè)像素包括紅、綠、 藍(lán)三種顏色的LED芯片，其中兩個(gè)LED芯片為同色，本實(shí)施例中同色的 兩個(gè)為紅色發(fā)光二極管，綠色發(fā)光二極管和藍(lán)色發(fā)光二極管各為一個(gè)，兩 個(gè)紅色發(fā)光二極管由兩路信號分別控制。所述每個(gè)像素的發(fā)光二極管中任 意一個(gè)發(fā)光二極管均為相鄰像素中其中一個(gè)發(fā)光二極管，即任意相鄰的四 個(gè)發(fā)光二極管均為一個(gè)像素。由兩路信號分別控制的，分開控制才能將Rl、 Rl'分別組合到不同的動態(tài)像素來表示紅色發(fā)光二極管，B表示藍(lán)色發(fā)光 二極管，G表示綠色發(fā)光二極管。當(dāng)然本發(fā)明并不僅限于實(shí)施例，其可有 多種變型，每個(gè)像素的構(gòu)成是二個(gè)綠色發(fā)光二極管、 一個(gè)紅色發(fā)光二極管、 一個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管，或每個(gè)像素的構(gòu)成是二個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管、 一個(gè)紅 色發(fā)光二極管、 一個(gè)綠色發(fā)光二極管，四芯片為等間距排布。本技術(shù)方案 可以替代目前LED行業(yè)內(nèi)使用的四像素型動態(tài)像素控制的單芯發(fā)光二極 管顯示屏，節(jié)約大量生產(chǎn)加工成本。
以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作了進(jìn)一步說明，給出的例子 僅是應(yīng)用范例，不能理解為對本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的一種限制。
權(quán)利要求
1. 多合一LED顯示屏模塊表貼，包括有作為載體的基座及其固定在其上的預(yù)制件，所述的預(yù)制件包括作為其底座的多層印刷電路板，以及固定在印刷電路板上的LED芯片和反光碗，其特征在于所述的印刷電路板的上表面層設(shè)有二維陣點(diǎn)，每個(gè)陣點(diǎn)內(nèi)貼裝或焊接有LED芯片，并在反光碗中空部分注有保護(hù)膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多合一LED顯示屏模塊表貼，其特征在于 所述的每個(gè)陣點(diǎn)都設(shè)有焊盤，LED芯片被焊接在焊盤上，所述的印刷電路 板上設(shè)有對等排列分布的焊盤引腳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多合一LED顯示屏模塊表貼，其特征在于 所述的各個(gè)陣點(diǎn)為等間距排布，間距范圍在2.54 7.62mm之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多合一LED顯示屏模塊表貼，其特征在于 所述的預(yù)制件基座為四棱臺形狀的中空透明的陶瓷件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多合一LED顯示屏模塊表貼，其特征在于 所述的印刷電路板上設(shè)有若干個(gè)通孔，在通孔內(nèi)填有導(dǎo)電材料或者導(dǎo)熱材 料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多合一LED顯示屏模塊表貼，其特征在于 所述的通孔的孔徑為<D0.1 0.3mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多合一LED顯示屏模塊表貼，其特征在于 所述的保護(hù)膠為硅膠或者帶擴(kuò)散劑的環(huán)氧樹脂膠或者uv膠。
8. 由權(quán)利要求1所述的多合一 LED顯示屏模塊表貼組合成的顯示屏 模塊，其特征在于每個(gè)LED顯示屏模塊表貼包括有四個(gè)LED芯片，構(gòu) 成一個(gè)像素，每個(gè)像素包括紅、綠、藍(lán)三種顏色的LED芯片，其中兩個(gè)LED芯片為同色，由兩路信號分別控制，所述每個(gè)像素的LED芯片中任 意一個(gè)LED芯片均又可作為相鄰像素中其中一個(gè)LED芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示屏模塊，其特征在于同色的LED芯 片為紅、綠、藍(lán)三種顏色中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多合一LED顯示屏模塊表貼。該表貼的載體為四棱臺形狀的中空透明的陶瓷預(yù)制件基座，預(yù)制件底座為2-4層的印刷電路板，印刷電路板的上表面層設(shè)有二維陣點(diǎn)，陣點(diǎn)內(nèi)貼裝或焊接有LED芯片，反光碗中空部分注有保護(hù)膠；利用該表貼可以組合成體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱效果好、使用壽命長的LED顯示屏模塊，通過虛擬像素顯示控制技術(shù)，在實(shí)像素發(fā)光器件的基礎(chǔ)上，采用了像素的復(fù)用方式的控制技術(shù)，在顯示圖像時(shí)，比相同點(diǎn)數(shù)的實(shí)像素顯示方式的清晰度提高了四倍，性能價(jià)格比極高。虛擬像素屏只需要對應(yīng)的實(shí)像素屏的1/4面積，就可顯示相同效果的圖像。
文檔編號G09F9/33GK101440941SQ20071019001
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者孫建國, 楊海峰 申請人:南京漢德森科技股份有限公司