CN100559431C

CN100559431C - 大屏幕清晰度发光二极管显示模组及封装方法

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Publication number: CN100559431C
Application number: CNB2007100467061A
Authority: CN
Inventors: 陈慎安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2027-09-29
Also published as: CN101188076A

Abstract

本发明涉及一种大屏幕清晰度发光二极管显示模组及封装方法，其特征在于它由一个LED集成显示模块、一个变频恒温热散器和一个数字信号电路板组成；所述的LED集成显示模块内的每个像素是由未封装的显示256级以上亮度的红/绿/蓝基色LED二极管植在底板上，且每组LED周围，设置一个规则形状的呈倒金字塔形的光学聚光通道；所述的变频恒温散热器上安装有数个静音风扇，在散热区域温度敏感点上安装有温度传感器；通过导热胶粘贴到LED集成显示模块上，LED供电电路板安装在散热器的另一侧；所述的数字信号电路板的输入信号通过一个三极管放大，分别控制红、绿、和蓝各基色的控制三极管的电源电压，以控制各个基色发光强度，安装在散热器的中央部位。

Description

大屏幕清晰度发光二极管显示模组及封装方法

技术领域

本发明涉及一种大屏幕清晰度发光二极管(LED)显示模组，用于家用电视接收机、电脑显示器、户内与户外大屏幕图像显示。

背景技术

随着电子技术的迅猛发展，数字电视系统和电子计算机系统已广泛应用于各行各业，诸如等离子(PDP)、液晶(LCD)、投影机投影(PJT)及LED屏幕等显示方式也应运而生，但上述各种主流显示方式均受到了诸如亮度、屏幕尺寸、能耗过大、使用寿命、封装技术以及显示精度的局限。

例如：PDP存在电耗过大(40寸的屏幕大约电耗300W左右)，使用寿命短(大约20000小时，且播放固定画面时屏幕易灼伤)，屏幕尺寸受限(目前最大100寸，无法无缝拼装)，亮度过低(无法在户外光照下收看)等问题。LCD存在显示速度问题(液晶体扭曲复位周期时间)，使用寿命短(背光源仅数千小时寿命)，亮度低(无法在户外光照下收看)，屏幕尺寸受限(目前最大66寸，无法无缝拼装)等问题。PJT存在图象线性较差(屏幕依靠幕布，干扰因素较多)，亮度低(无法在光照较亮的区域收看)，背光源寿命短(2000小时左右)等问题。鉴于以上产品的缺陷，目前市场上还存在另外一种显示方式，就是LED显示屏，但LED显示屏也有缺陷，目前的产品由于象素颗粒极大，无法近距离收看，而且色差较大，成本极高(动辄数百万成本)，电耗极大(单个LED的电耗约为0.5W，实际显示分辨率为1024*768的画面时，消耗功率接近1500千瓦)，难以进入室内近距离收看的领域。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种大屏幕清晰度发光二极管显示模组，以解决上述缺陷，本发明提供的显示模块组是将LCD生产技术和集成电路生产技术有机综合结合，在不降低图象清晰度、画面亮度的前提下提高屏幕尺寸，降低高清显示模组能耗，提高模组使用寿命。本发明可适用于户内和户外，民用和商用等多种用途。

本发明是一种建立在LED显示屏幕基础上的高清晰度显示模组，区别于以往的LED显示屏幕的是：以往的LED显示屏幕都是由一个个单独的LED管拼装而成，这样，必然会造成像素粗大，画面精度下降，而本发明所使用的LED模组是大规模集成了数百万个微型LED管在一个模块上，因此能做到高分辨率。该显示模组由一个LED集成显示模块，一个变频恒温散热器和一个数字信号电路板组成。

所述的LED集成显示模块内的每个象素是由未封装的可显示256级以上亮度范围的R/G/B基色二极管植在底板上，通过类似液晶TFT的控制方式来对其进行控制，由于多个LED在极近的距离内工作，必然会相互干扰，产生泛光效应，因此，需要在每一组R/G/B基色LED的周围，设置一个反光度很高的规则形状的光学聚光通道，这个通道一方面可以隔绝象素与象素之间的泛光效应，另一方面可以在象素内对三个基色进行混色，避免红、兰两色露边。还可以集中光照，提高LED的整体亮度。

所述的象素构成方式为三个基色象素以无分隔方式排列为一组，在每组象素的外围安装聚光通道以分隔各点。

所述的变频恒温散热器上安装有数个静音风扇，在散热区域温度敏感点上安装有温度传感器；变频恒温散热器通过导热胶粘贴到LED集成显示模块上，LED供电电路板安装在散热器的另一侧；

所述的数字信号电路板的输入信号通过一个三极管放大，分别控制红、绿、和蓝各基色的控制三极管的电源电压，以控制各个基色发光强度，安装在散热器的中央部位。

图1为象素排列模式，每象素由1R，1G，1B三个基色LED构成，在每组象素的外围(即图释中的黑色方框)，由全反射的反光板围成正方形的光学通道，目的是要隔离各组象素之间的光线干扰，同时在象素组内充分混色，这样可以更完美的再现色彩。由于聚光通道可以将光线充分利用，从而可以使用更低功率的LED单元以降低电耗(理想消耗功率为每LED电耗0.1MW)。

图2(a)为聚光通道的立体图，单个通道底端为0.1×0.1mm²的正方形，高度为2mm，顶端为0.3×0.3mm²，用途为在LED单元发出光线后，由四面光反射板衍射各个方向的光，在顶端出口处将光线约束为0.3×0.3mm²的象素尺寸，同时由于在底端入射口中设有一组3个基色单元，在基色单元发光的同时相互泛光，直接完成了三基色混色的过程，在聚光通道顶端的出口直接反映出混色后的象素，从而可以避免三基色象素混色时造成的视觉干扰，达到更好的收看效果。

图2(b)上方的聚光通道示意图表示的是一种可实现无缝拼接的LED模组，倒金字塔结构的通道设置的最终目的是用于模组边缘的结构加固，如图2-2所示，倒金字塔外侧留出了宽为0.1mm，高为2mm的三角形空间，可用于放置一根三角截面的高硬度强化金属条，用以加固模组边缘的聚光通道，防止在拼接时损伤。

目前LED显示的另一个缺陷是白平衡问题，由于目前的积木式架构是以单色LED的数量配比方式来控制屏幕显示出的白色，但是这种方式的可控性很差，直接导致了LED显示上的色差。

图3(a)表示的是LED显示模组内的基色象素显示控制电路，输入信号通过一个三极管来进行放大，使输入的微小信号可以驱动2.2～3.5V最低发光要求的发光二极管，要求是三极管的输出可以分辨出256级以上的电压变化。同时，通过分别控制R，G，B各基色的控制三极管的电源电压就可以均匀控制各个基色的发光强度，从而达到调整白色平衡的目的。

图3(b)表示的是电源供电电路，由于LED对电源恒压恒流的要求较高，因此选用的是开关稳压电源电路，开关稳压电路的特点是将交流市电直接转换成直流电压，然后在直流电压上叠加脉冲信号，模拟出交流环境，此时模拟的交流环境是十分清洁的，可以有效避免市电中夹带的干扰。在开关电源的三个输出级(R/G/B各一)各设置一个由一个电位器和一个电阻组成的分压电路来分别调整各基色控制电路的电源电压(范围在2.2～3.5V)，调整时需预热30分钟后在暗室环境下使用白平衡仪来调整至规定数值(同彩电白平衡调整一样)。

由于LED对温度很敏感，在不同的温度条件下，LED发射的光的颜色会发生变化，因此，对LED显示模组的温度调整也很重要。

附加在LED显示模组散热器上的风扇控制电路，以一个负温度系数热敏电阻来限制静音高速风扇的转速。这个系统的重点在于热敏电阻附着在散热器表面的位置，以及控制电路的数量，这需要依据实际使用地点的温度条件来决定。

本发明所述的大屏幕清晰度发光二极管显示模组封装方式由以下二种可供选择：

(一)充气封装方式，即在模组上未封装的LED单元全部安装完成后，将玻璃或树脂面板用金属包边固定在模组底板上来完成封装，用于大屏幕不拼装产品；

(二)无边缘封装方式，即将LED象素聚光通道制作成倒金字塔形状，在模组边缘用三角形金属条密封围边，用标准LED封装方式封装后对正面抛光来完成封装，用于超大屏幕无缝拼装产品。

其中第一种方式的大屏幕不拼装为50英寸以下，第二种方式的大屏幕无缝拼装为50英寸以上。

在封装时，目前的LED封装受到了晶棒直径的限制，无法制作9寸以上的LED集成模组，但按照本发明的方式，将可以制作50英寸的单体模组。方式如下：

首先，清洗装架，装架时需要将管芯按照品字型排列(每隔0.2mm一组，每组直径控制在0.1mm)；然后压焊点胶，点胶时依照白光LED的做法，将每个LED点上荧光粉，每组按照R/G/B三基色排列，再布线(包括矩阵)；然后在底板上放置倒金字塔形状的聚光器(顶口为0.3mm，底口为0.1mm)或正常聚光器(顶口与底口的边长一致)，在聚光器安装完成后，向聚光器内部注入树脂材料，固化后安装边缘加固金属条和PCB陶瓷底衬，最后对树脂材料表面抛光处理。

由此可见，由本发明提供的大屏幕清晰度发光二极管显示模组集成了数百万个微型LED管在一个模块上，且呈倒金字塔形，通过特殊聚光通道予以保证。同时由于金属散热器较牢固，利用粘贴方式将较小的模块固定到金属散热器上，可使用无键拼接方式解决显示屏幕面积的限制，可解决走避在屏幕的显示问题。

附图说明

图1为象素排列模式

图2其中(a)为聚光通道的立体图

(b)为倒金字塔形结构

图3其中(a)LED显示模块内的基色象素显示控制电路

(b)电源供电电路

具体实施方式

需要联合CRT制造、LED制造、IC制造等多种工艺。首先，清洗装架，装架时需要将管芯按照品字型排列(每隔0.2mm一组，每组直径控制在0.1mm)；然后压焊点胶，点胶时依照白光LED的做法，将每个LED点上荧光粉，每组按照R/G/B三基色排列，再布线(包括矩阵)；然后在底板上放置倒金字塔形状的聚光器(顶口为0.3mm，底口为0.1mm)，聚光器固定后，在PCB底部衬1mm厚导热陶瓷(预留接口空位)，最后制作接口。

在模块制作完成后，将散热器(2mm厚栅状铝片)用导热胶粘贴到模块上，再将散热风扇组按向上散热方向安装到散热器上，再将温度传感器安装在散热器背面(均匀分布，数量及探测方位与风扇一致)。

然后将LED供电电路板安装在散热器的另一侧(一组交流市电输入，三路直流电压输出，每路直流电压均可单独微调)。

最后将数字电路板安装在散热器的中央部位。

Claims

1、一种大屏幕高清晰度发光二极管显示模组，它是由一个LED集成显示模块、一个变频恒温散热器和一个数字信号电路板组成，其特征在于：

所述的LED集成显示模块内的每个象素是由未封装的显示256级以上亮度的红、绿和蓝基色LED二极管植在底板上，所述的象素构成方式为三个基色象素以无分隔方式排列为一组，且每组LED周围设置一个规则形状的光学聚光通道；所述光学聚光通道呈倒金字塔形，倒金字塔的外侧留出了三角形空间，用于模组边缘支撑；

所述的变频恒温散热器上安装有多个静音风扇，在散热区域温度敏感点上安装有温度传感器；变频恒温散热器通过导热胶，粘贴到LED集成显示模块上，LED供电电路板安装在散热器的另一侧；

所述的数字信号电路板的输入信号通过三极管放大，分别控制每个红、绿、和蓝各基色的控制三极管的电源电压，以控制各个基色发光强度，数字信号电路板安装在散热器的中央部位。

2、按权利要求1所述的大屏幕高清晰度发光二极管显示模组，其特征在于所述的倒金字塔形底端为0.1×0.1mm的正方形，顶端为0.3×0.3mm的正方形，高度为2mm；倒金字塔外侧留出了三角形空间的宽度为0.1mm，高度2mm。

3、按权利要求1所述的大屏幕高清晰度发光二极管显示模组，其特征在于所述的静音风扇按装在散热器的散热栅径向上。

4、按权利要求1或3所述的大屏幕高清晰度发光二极管显示模组，其特征在于所述的静音风扇的转速通过温度敏感点上的温度传感器控制的。

5、按权利要求1或3所述的大屏幕高清晰度发光二极管显示模组，其特征在于所述的散热器为全铝散热器，散热器的散热栅状的铝片厚2mm。

6、封装如权利要求1所述的大屏幕高清晰度发光二极管显示模组的方法，其特征在于采用无边缘封装方式，即将LED象素聚光通道制作成倒金字塔形状，在模组边缘用三角形金属条密封围边，用标准LED封装方式封装后对正面抛光来完成封装，用于超大屏幕无缝拼装产品。

7、按权利要求6所述的大屏幕高清晰度发光二极管显示模组的方法，其特征在于无边缘封装方式的大屏幕无缝拼装为50英寸以上。