彩色LED显示屏集成显示单元板及其制作方法

摘要

本发明涉及一种彩色LED显示屏集成显示单元板及其制作方法，该单元板包括LED显示模块，对应于LED显示模块的LED晶元的位置开有出光孔的面罩基板；所述驱动IC焊接在驱动电路板上，线路板的后表面与驱动电路板采用排针排母连接，LED晶元固定于线路板的前表面；面罩基板的各出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面；面罩基板固定于线路板上，面罩基板的出光孔内填充有透明胶体。由于面罩基板的出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面，到达出光孔侧壁的光经漫反射匀光操作处理，使红、绿、蓝三色LED出光的一致性得到明显改善，同时增加了光能量利用率，减小了散热负担。本发明具有大观看视角、低光损等优点。

说明书

技术领域

本发明属于LED平板显示技术领域，涉及一种彩色LED显示屏集成显示 单元板及其制作方法。

背景技术

近年来，随着人们对显示设备观看需求的不断提高，高端LED显示屏向着 高密度方向发展。高密度LED显示屏一般认为是指像素间距小于3mm的全彩 LED显示屏，其点密度大于111111像素/平方米。目前，高密度LED显示装置 有表贴（SMD）三合一方式组成的模组和“集成三合一”（ZL200720094395.1） 模块两种。对于SMD方式，一方面，每个像素需要高端设备单独封装，且安 装较为复杂，增加了生产成本；另一方面，这种单管独立封装的封装形式，由 于单管引脚过多，PCB电路布局已经没有多少空间，再加上对显示性能和面罩 工艺等的要求，做到更小像素间距潜力空间小、技术难度大。“集成三合一”显 示模块的线路板置于凹壳内，线路板上的m×n个LED像素点分别置于凹壳面 板上的m×n个显示孔内，用树脂密封胶把凹壳内的线路板连同其上面焊有的 m×n个LED像素点、m×n个显示孔和凹壳密封为一体。出于电路布线考虑， 高密度显示集成像素中红、绿、蓝三色LED通常按“一”字形排列。为了提高 对比度，凹壳面板通常采用黑色吸光塑料材质，出于对晶圆保护和生产可实现 性的考虑，凹壳面板和显示孔有一定的高度，这样会造成一定程度的光线遮挡， 这种遮挡会随像素密度的提高而越发严重。如图1a、ab所示，为圆柱形显示孔 高度和底边直径均为1mm时，全彩像素单元光学仿真模拟情况。可以看到， 由于遮挡，像素单元中红、绿、蓝三色的光形空间一致性变差，这会很大程度 地影响显示屏的观看视角。同时，由于大部分到达显示孔侧壁的光被侧壁所吸 收而转化为热能，从而在造成光能利用率下降的同时，也增加了系统的散热负 担。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有效减小挡光影响，同时增加光能 量利用率，减小散热负担的彩色LED显示屏集成显示单元板。

为了解决上述技术问题，本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板包括由 驱动IC、驱动电路板、线路板和LED晶元构成的LED显示模块；所述驱动IC 焊接在驱动电路板上，线路板的后表面与驱动电路板采用排针排母连接，LED 晶元固定于线路板的前表面；其特征在于还包括对应于LED晶元位置开有出光 孔的面罩基板；面罩基板的各出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面；面罩基 板固定于线路板上，面罩基板的出光孔内填充有透明胶体。

所述面罩基板可以通过双面胶带与线路板的前表面粘接复合，还可以通过 螺丝固定于线路板上。

上述彩色LED显示屏集成显示单元板制作方法包括下述步骤：

1)将驱动IC安装固定在驱动电路板的一侧，驱动电路板的另一侧通过排 针排母与线路板的后表面连接；使用全自动固晶机把各LED晶元固定在线路板 上对应位置；然后使用全自动焊接机把LED晶元和线路板上的引脚焊牢；这样 就形成了完整的LED发光点；

2）在面罩基板的背面粘贴带有与之对应的出光孔的双面胶带，将双面胶带 的另一面粘贴到线路板的正面，使线路板与面罩基板合为一个整体；

3）在面罩基板的各出光孔侧壁上制备高反射率漫反射表面；

4）将透明液体灌封胶注入到面罩基板的各出光孔内；

5）进行抽真空处理，去除灌封胶中气泡；

6）将以上得到的整体放入烤箱中加热使灌封胶固化形成透明胶体，得到 LED显示单元板。

上述制备方法还可以包括下述步骤：

在面罩基板的各出光孔侧壁上制备高反射率漫反射表面后，在面罩基板正 面贴一层耐高温保护薄膜，耐高温保护薄膜的出光孔与面罩基板的出光孔位置 对应；

在灌封胶固化形成透明胶体后，剥离掉面罩基板上表面的耐高温保护薄膜。

所述步骤5）中加热温度优选72～78℃，加热时间优选6-8小时。

经步骤5）加热，不仅使灌封胶固化形成透明胶体，而且使双面胶带经高 温熔、固工艺处理，加强了线路板与面罩基板的连接强度。如果加热温度低则 透明胶体脆，温度高变色，影响各显示单元的一致性。本发明加热温度选择 72～78℃，加热时间选择6-8小时，既能够保证透明胶体具有一定的弹性强度， 又能够保证透明胶体不变色，从而保证显示屏各显示单元的一致性。经上述方 法制备的LED显示单元板具有可靠度高、工作温度范围宽等优点，不仅适用于 高密度LED显示屏，也适用于其他点间距LED显示屏。

所述LED显示模块还可以由驱动IC、电路板与LED晶元构成，LED晶元 固定于电路板前表面，驱动IC固定于电路板的后表面，驱动IC通过电路板直 接与LED晶元连接；面罩基板固定于电路板上。

所述面罩基板可以通过双面胶带与电路板的前表面粘接复合，还可以通过 螺丝固定于电路板上。

所述面罩基板和透明胶体的正面粘贴棱镜膜。

现有技术的“集成三合一”显示模块的线路板置于凹壳面板内，线路板上 的m×n个LED晶元分别置于凹壳面板上的m×n个显示孔内，用树脂密封胶把 凹壳面板内的线路板连同其上面焊有的m×n个LED晶元、m×n个显示孔和凹 壳面板密封为一体。为了提高对比度，凹壳面板通常采用黑色吸光塑料材质， 出于对晶元保护和生产可实现性的考虑，凹壳面板和出光孔有一定的高度，这 样会造成一定程度的光线遮挡，这种遮挡会随像素密度的提高而越发严重。目 前，凹壳面板主要采用塑料材质，孔壁通常不做处理或在其上镀铝膜。孔壁不 做处理情况下，当显示单元像素密度不大时（如d>3mm），由于LED晶元距离 孔壁较远，上述孔壁遮挡尚可以接受；但随着像素密度的提高，光线遮挡现象 越为严重。在孔壁上镀铝，虽然可以将到达侧壁上的光通过若干次反射反射出 显示腔，但是由于红、绿、蓝三色LED的“一”字形排列方式，使通过这种镜 面反射出的红、绿、蓝三色光空间分布并不对称。

本发明由于面罩基板的出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面，根据朗伯 漫反射原理，到达出光孔侧壁的光经漫反射匀光操作处理，使红、绿、蓝三色 LED出光的一致性得到明显改善。

进一步地，面罩基板的出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面，较在封装 胶体中加散射剂的做法，本发明并不对LED晶元正面小角度范围内的出光产生 影响，从而有利于降低光损。

进一步地，面罩基板的出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面，在很大程 度上改变了LED晶元侧面大角度范围内的光线走向，破坏了这部分光线在封装 胶体上表面的全反射条件，从而提高了显示单元的出光率，有利于提高系统的 光能利用率，减少系统的温控负担，延长了LED晶元的使用寿命。

进一步地，面罩基板的出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面，对各出光 孔加工和红、绿、蓝三色LED晶元在各出光孔中的位置一致性不敏感，有利于 降低加工和装调的公差要求。

进一步地，面罩基板的出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面，红、绿、 蓝三色LED出光的空间分布对透明胶体的应力变形不敏感。同时，本发明的技 术方案在很大程度上破坏了大角度光线在透明胶体上表面的全反射条件，从而 有利于使用高折射率透明胶体提高LED光源的光萃取效率。

本发明可以在不改动模块封装结构的基础上有效减小挡光影响，同时增加 光能量利用率，减小散热负担。将线路板与驱动电路板合成为一个电路板情况 下，在该电路板的一侧放置LED晶元，另一侧放置驱动IC，驱动IC通过电路 板层内走线直接与LED晶元相连，起到控制的作用，有效减小了LED显示单元 的厚度。本发明具有大观看视角、高对比度、低光损、低生产成本、尺寸小等 优点，不仅适用于高密度LED显示屏，也适用于其他点间距LED显示屏。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为现有“集成三合一”封装LED像素单元遮光演示说明示例。

图2为本发明的像素视角改善效果示例图。

图3为本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板实施例1剖面结构示意 图。

图4为本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板实施例1剖面局部放大 图。

图5为本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板实施例2剖面结构示意 图。

图6为本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板实施例2剖面局部放大 图。

图7为本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板实施例3剖面结构示意 图。

图8为本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板实施例3剖面局部放大 图。

图9为本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板实施例3剖面结构示意 图。

图10为本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板实施例3剖面局部放大 图。

具体实施方式

实施例1

点间距为d=2mm，分辨率为64×64的点阵排布封装集成LED显示单元。

如图3、4所示，本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板包括由驱动IC7、 驱动电路板9、线路板11和LED晶元3构成的LED显示模块，对应于LED晶 元3位置开有出光孔的面罩基板1；所述驱动IC7焊接在驱动电路板9上，线 路板11的后表面与驱动电路板9采用排针排母10连接，LED晶元3固定于线 路板11的前表面；面罩基板1选用FR-4材料的板材，其各出光孔侧壁涂有作 为高反射率漫反射表面6的硫酸钡涂层；面罩基板1的背面通过3M双面胶带 4与线路板11的前表面粘接复合；面罩基板1的出光孔内填充有透明胶体2， 透明胶体2为环氧树脂。

上述彩色LED显示屏集成显示单元板制作方法具体包括下述步骤：

1)将驱动IC7安装固定在驱动电路板9的一侧，驱动电路板9的另一侧通 过排针排母10与线路板11的后表面连接；使用全自动固晶机把各LED晶元3 固定在线路板11上对应位置。然后，使用全自动焊接机把LED晶元3和线路 板11上的引脚焊牢；这样就形成了完整的LED发光点。

2）在面罩基板1的背面粘贴带有与之对应的出光孔的双面胶带4，将双面 胶带4的另一面粘贴到线路板11的正面，使线路板11与面罩基板1合为一个 整体；双面胶带4基材选择环氧树脂；然后在面罩基板1的各出光孔侧壁上喷 涂硫酸钡涂层，再在面罩基板1正面贴一层耐高温保护薄膜（例如，PET耐高 温膜），耐高温保护薄膜带有与面罩基板1对应的出光孔。

3）将透明液体灌封胶注入到面罩基板1同线路板11构成的m×n像素单元 腔内。

4）进行抽真空处理，去除灌封胶中气泡.

5）将以上得到的整体放入烤箱中加热使灌封胶固化形成透明胶体2，同时 使双面胶带4经高温熔、固处理，加热温度选择72℃、75℃或78℃，加热时间 选择6小时、7小时或8小时。

6）剥离掉面罩基板1上表面的保护薄膜，得到LED显示单元板。

实施例2

如图5、6所示，本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板包括由驱动IC7、 电路板5与LED晶元3构成的LED显示模块，对应于LED晶元3位置开有出 光孔的面罩基板1；LED晶元3固定于电路板5前表面，驱动IC7固定于电路 板5的后表面，驱动IC7通过电路板5直接与LED晶元3连接；面罩基板1选 用FR-4材料的板材，其各出光孔侧壁涂有作为高反射率漫反射表面6的硫酸 钡涂层；面罩基板1的背面通过3M双面胶带4与电路板5的前表面粘接复合； 面罩基板1的出光孔内填充有透明胶体2，透明胶体2为环氧树脂。

具体实现方法如下：

1)使用全自动固晶机把LED晶元3固定在电路板5上对应位置。然后， 使用全自动焊接机把LED晶元3和电路板5上的引脚焊牢；这样就形成了完整 的LED发光点；

2）在面罩基板1的背面粘贴带有与之对应的出光孔的双面胶带4，将双 面胶带4的另一面粘贴到电路板5的正面，使电路板5与面罩基板1合为一个 整体；双面胶带4基材选择环氧树脂；然后在面罩基板1的各出光孔侧壁上喷 涂硫酸钡涂层，再在面罩基板1正面贴一层耐高温保护薄膜，耐高温保护薄膜 带有与面罩基板1对应的出光孔。

3）将透明液体灌封胶注入到面罩基板1同电路板5构成的m×n像素单元 腔内。

4）进行抽真空处理，去除灌封胶中气泡.

5）将以上得到的整体放入烤箱中加热使灌封胶固化形成透明胶体2，同时 使双面胶带4经高温熔、固处理，加热温度选择72℃、75℃或78℃，加热时间 选择6小时、7小时或8小时。

6）剥离掉面罩基板1上表面的保护薄膜，得到LED显示单元板。

实施例3

点间距为d=2mm，分辨率为64×64的点阵排布封装集成LED显示单元。

如图7、8所示，本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板包括由驱动IC7、 电路板5与LED晶元3构成的LED显示模块，对应于LED晶元3位置开有出 光孔的面罩基板1；LED晶元3固定于电路板5前表面，驱动IC7固定于电路 板5的后表面，驱动IC7通过电路板5直接与LED晶元3连接；面罩基板1选 用PC材料的板材，其各出光孔侧壁涂有作为高反射率漫反射表面6的白漆涂 层；面罩基板1的背面通过3M双面胶带4与电路板5的前表面粘接复合；面 罩基板1的出光孔内填充有透明胶体2，透明胶体为硅胶。

具体实现方法如下：

1)使用全自动固晶机把LED晶元3固定在电路板5上对应位置。然后， 使用全自动焊接机把LED晶元3和电路板5上的引脚焊牢；这样就形成了完整 的LED发光点；

2）在面罩基板1的背面粘贴带有与之对应的出光孔的3M双面胶带4， 将双面胶带4的另一面粘贴到电路板5的正面，使电路板5与面罩基板1合为 一个整体；双面胶带4基材选择环氧树脂；然后在面罩基板1的各出光孔侧壁 下半部分喷涂高反射率漫反射白漆涂层，再在面罩基板1正面贴一层耐高温保 护薄膜，耐高温保护薄膜带有与面罩基板1对应的出光孔。

3）将透明液体灌封胶注入到面罩基板1同电路板5构成的m×n像素单元 腔内。

4）进行抽真空处理，去除灌封胶中气泡。

5）将以上得到的整体放入烤箱中加热使灌封胶固化形成透明胶体2，同时 使双面胶带4经高温熔、固处理，加热温度选择72℃、75℃或78℃，加热时间 选择6小时、7小时或8小时。

6）剥离掉面罩基板1上表面的保护薄膜，得到LED显示单元板。

实施例4

点间距为d=1.875mm，分辨率为64×64的点阵排布封装集成LED显示单 元。

如图9、10所示，本发明的彩色LED显示屏集成显示单元板包括由驱动 IC7、电路板5与LED晶元3构成的LED显示模块，对应于LED晶元3位置开 有出光孔的面罩基板1；LED晶元3固定于电路板5前表面，驱动IC7固定于 电路板5的后表面，驱动IC7通过电路板5直接与LED晶元3连接；面罩基板 1选用FR-4材料的板材，其各出光孔侧壁涂有作为高反射率漫反射表面6的高 反射率漫反射膜；面罩基板1的背面通过3M双面胶带4与电路板5的前表面 粘接复合；面罩基板1的出光孔内填充有透明胶体2，透明胶体为环氧树脂； 面罩基板1和透明胶体2的正面粘贴棱镜膜8，棱镜膜8的作用为根据具体使 用需求压缩显示单元的光出射角度，从而在观看视角范围内，增加光亮度。

具体实现方法如下：

1)使用全自动固晶机把LED晶元3固定在电路板5上对应位置。然后， 使用全自动焊接机把LED晶元3和电路板5上的引脚焊牢；这样就形成了完整 的LED发光点；

2）在面罩基板1的背面粘贴带有与之对应的出光孔的双面胶带4，将双 面胶带4的另一面粘贴到电路板5的正面，使电路板5与面罩基板1合为一个 整体；双面胶带4基材选择环氧树脂；然后在面罩基板1的各出光孔侧壁下半 部分喷涂高反射率漫反射膜，再在面罩基板1正面贴一层耐高温保护薄膜，耐 高温保护薄膜带有与面罩基板1对应的出光孔。

3）将透明液体灌封胶注入到面罩基板1同电路板5构成的m×n像素单元 腔内。

4）进行抽真空处理，去除灌封胶中气泡.

5）将以上得到的整体放入烤箱中加热使灌封胶固化形成透明胶体2，同时 使双面胶带4经高温熔、固处理，加热温度选择72℃、75℃或78℃，加热时间 选择6小时、7小时或8小时。

6）剥离掉面罩基板1上表面的保护薄膜，得到LED显示单元板。

本发明不限于上述实施方式，面罩基板还可以通过螺丝固定于线路板或电 路板上。

根据上述说明书的提示和指导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述 实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的 具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当属于本发明的权利要求的保 护范围之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是 为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。