CN103208241B - 双面复合式led显示单元板及其封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双面复合式LED显示单元板及其封装方法，所述单元板包括LED显示模块，面罩基板；所述面罩基板对应于LED显示模块的LED晶元的位置开有出光孔，各LED晶元嵌入灌封有透明胶体的出光孔中；面罩基板背面通过双面胶带与LED显示模块的线路板的正面粘接复合，面罩基板的正面呈黑色。所述封装方法包括下述步骤：制备LED显示模块：用双面胶带将面罩基板与电路板粘接为一个整体；在面罩基板的出光孔灌封透明胶体。本发明能够防止串光，保证每个LED发光点发光方向都朝着法线方向，并且简化了生产工序，降低了成本。

Description

双面复合式LED显示单元板及其封装方法

技术领域

本发明属于LED平板显示技术领域，涉及一种LED显示屏显示单元板及其封装方法。

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”（ZL200820072169.8）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。显示模块的线路板与驱动电路板采用排针排母方式连接，驱动IC焊接在驱动电路板上，厚度较大。同时“集成三合一”模块也有一定成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够防止各LED发光点相互串光，并且生产工序简单、成本低的双面复合式LED显示单元板。

为了解决上述技术问题，本发明的双面复合式LED显示单元板可以采用下述两个技术方案。

技术方案一：

本发明的双面复合式LED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，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；其特征在于还包括面罩基板；所述面罩基板对应于LED晶元的位置开有出光孔，各LED晶元嵌入灌封有透明胶体的出光孔中；面罩基板背面通过双面胶带与线路板的正面粘接复合，面罩基板的正面呈黑色。

所述透明胶体中包含散射剂、色素和抗UV材料，从而可以在一定程度上提高相关性能（对比度、可视视角及抗老化性）；

所述面罩基板的正面和透明胶体上粘贴有防眩光膜、扩散膜或为经过雾化处理的表面，从而提高显示对比度和显示的空间亮、色分布一致性。

所述面罩基板的各出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面。

所述高反射率漫反射表面可以为硫酸钡涂层、高反射率漫反射白漆涂层或高反射率漫反射膜。

上述双面复合式LED显示单元板的制备方法包括下述步骤：

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）将透明液体灌封胶注入到面罩基板的各出光孔内；

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，得到LED显示单元板。

上述制备方法还可以包括下述步骤：

在面罩基板的背面粘贴双面胶带，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，耐高温保护薄膜带有与面罩基板对应的出光孔；

在灌封胶固化形成透明胶体后，剥离掉面罩基板上表面的保护薄膜。

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。

所述步骤3）中的透明液体灌封胶中包含散射剂、色素和抗UV材料。

上述上述制备方法还可以包括下述步骤：

在面罩基板正面贴一层耐高温保护薄膜后，在面罩基板的各出光孔侧壁上制备高反射率漫反射表面。

进一步地，在灌胶固化过程中，在面罩基板上表面贴一层与面罩基板具有相同窗口图案的保护薄膜，通过此方法使溢出的灌封胶不至于污染面罩基板上表面，能够保持面罩基板的平整、美观，同时被撕掉的保护薄膜可以被重复利用。

进一步地，灌封胶中还可以加入散射剂、色素和抗UV材料等添加剂，从而可以在一定程度上提高相关性能（对比度、可视视角及抗老化性）；

进一步地，显示单元表面还可粘贴防眩光膜、扩散膜等功能性光学元件，或进行表面雾化处理，从而提高显示对比度和显示的空间亮、色分布一致性。

技术方案二：

本发明的双面复合式LED显示单元板包括驱动IC，电路板，LED晶元，面罩基板；所述LED晶元固定于电路板正面，两者共同构成LED显示模块；驱动IC固定于电路板的背面，驱动IC通过电路板直接与LED晶元连接；面罩基板对应于LED晶元的位置开有出光孔，各LED晶元嵌入灌封有透明胶体的出光孔中；面罩基板背面通过双面胶带与电路板的正面粘接复合，面罩基板的正面呈黑色。

本发明用面罩基板代替传统的凹壳面板，面罩基板与电路板采用双面胶带连接，能够防止串光，保证每个LED发光点发光方向都朝着法线方向，并且简化了生产工序，降低了成本。所述面罩基板的出光孔中灌封有透明胶体，它能够在保护、固定晶元的同时起到加强面罩基板和电路板粘合强度的作用。当采用技术方案二时，由于线路板与驱动电路板合成为一个电路板，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，极大程度地减少了生产部件和工序，有利于减小LED显示单元的厚度，进一步降低了生产成本，并且提高了产品的可靠度。

所述面罩基板材料优选与电路板线热膨胀系数相同或相近的材料，当温度变化较大时，LED显示单元的热变形和内部应力小，并且便于封胶加热固化，从而提高了系统的可靠性和出光的稳定性。

所述透明胶体材料优选环氧树脂。

所述透明胶体中包含散射剂、色素和抗UV材料，从而可以在一定程度上提高相关性能（对比度、可视视角及抗老化性）；

所述面罩基板的正面和透明胶体上粘贴有防眩光膜、扩散膜或为经过雾化处理的表面，从而提高显示对比度和显示的空间亮、色分布一致性。

所述面罩基板的各出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面。

所述高反射率漫反射表面可以为硫酸钡涂层、高反射率漫反射白漆涂层或高反射率漫反射膜。

上述双面复合式LED显示单元板的制备方法包括下述步骤：

1)使用全自动固晶机把LED晶元固定在电路板上对应位置。然后，使用全自动焊接机把LED晶元和电路板上的引脚焊牢；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电路板的正面，使电路板与面罩基板合为一个整体；

3）将透明液体灌封胶注入到面罩基板的各出光孔内；

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，得到LED显示单元板。

上述制备方法还可以包括下述步骤：

在面罩基板的背面粘贴双面胶带，将双面胶带的另一面粘贴到电路板的正面，使电路板与面罩基板合为一个整体后，在面罩基板正面贴一层耐高温保护薄膜，耐高温保护薄膜带有与面罩基板对应的出光孔；

在灌封胶固化形成透明胶体后，剥离掉面罩基板上表面的保护薄膜。

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，加强了电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。

进一步地，在灌胶固化过程中，在面罩基板上表面贴一层与面罩基板具有相同窗口图案的保护薄膜，通过此方法使溢出的灌封胶不至于污染面罩基板上表面，能够保持面罩基板的平整、美观，同时被撕掉的保护薄膜可以被重复利用。

所述步骤3）中的透明液体灌封胶中包含散射剂、色素和抗UV材料。

上述上述制备方法还可以包括下述步骤：

在面罩基板正面贴一层耐高温保护薄膜后，在面罩基板的各出光孔侧壁上制备高反射率漫反射表面。

进一步地，灌封胶中还可以加入散射剂、色素和抗UV材料等添加剂，从而可以在一定程度上提高相关性能（对比度、可视视角及抗老化性）；

进一步地，显示单元表面还可粘贴防眩光膜、扩散膜等功能性光学元件，或进行表面雾化处理，从而提高显示对比度和显示的空间亮、色分布一致性。

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为本发明的双面复合式LED显示单元板实施例1的剖面示意图。

图2为本发明的双面复合式LED显示单元板实施例2正面结构示意图。

图3为本发明的双面复合式LED显示单元板实施例2剖面示意图。

图4为本发明的双面复合式LED显示单元板实施例2的局部放大图。

图5为本发明的双面复合LED封装方法中电路板同面罩复合粘贴后的情况示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明的双面复合式LED显示单元板包括由驱动IC7、驱动电路板8、线路板4和LED晶元3构成的LED显示模块，面罩基板1；驱动IC7焊接在驱动电路板8上，线路板4的后表面与驱动电路板8采用排针排母10连接，LED晶元3固定于线路板4的前表面；线路板4为PCB板，面罩基板1为不透光材质，并设计有出光孔。线路板4上面的m×n个LED晶元3与面罩基板1的m×n个出光孔位置一一对应，这里所述的m，n均为大于1的整数。面罩基板1的出光孔与LED晶元3构成像素单元腔；面罩基板1的出光孔形状可设置成圆柱、圆台、多边棱柱或棱台等不同形状以满足不同出光分布的使用需求。面罩基板1的各出光孔侧壁还可以涂有硫酸钡涂层。面罩基板1前表面喷有黑色消光漆以增加显示对比度。各LED晶元3嵌入面罩基板1灌封有透明胶体2的出光孔中；面罩基板1背面通过双面胶带5与线路板4的正面粘接复合。透明胶体2材料选用环氧树脂或硅胶。透明胶体2中添加有散射剂、色素和抗UV材料。

上述双面复合式LED显示单元板的制备方法包括下述步骤：

1)将驱动IC7安装固定在驱动电路板8的一侧，驱动电路板8的另一侧通过排针排母10与线路板4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4上对应位置。然后，使用全自动焊接机把LED晶元3和线路板4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5，将双面胶带5的另一面粘贴到线路板4的正面，使线路板4与面罩基板1合为一个整体；双面胶带5基材选择环氧树脂；然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4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5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）剥离掉面罩基板上表面的保护薄膜，得到LED显示单元板。

所述步骤3）中灌封胶中还可以加入散射剂、色素和抗UV材料等添加剂，从而可以在一定程度上提高相关性能（对比度、可视视角及抗老化性）；

所述步骤6）制作完成的LED显示单元板的表面还可粘贴防眩光膜、扩散膜等功能性光学元件，或进行表面雾化处理，从而提高显示对比度和显示的空间亮、色分布一致性。

上述上述制备方法还可以包括下述步骤：

在面罩基板正面贴一层耐高温保护薄膜后，在面罩基板的各出光孔侧壁上喷涂硫酸钡涂层。

实施例2

如图2、3、4、5所示，本发明的双面复合式LED显示单元板包括驱动IC7，电路板6，LED晶元3，面罩基板1；所述LED晶元3固定于电路板6正面，两者共同构成LED显示模块；驱动IC7固定于电路板6的背面，驱动IC7通过电路板6直接与LED晶元3连接；电路板6为（FR-4）材质的PCB板，面罩基板1为不透光材质的FR-4材料，其优点为平整度好，不易产生变形。面罩基板1设计有出光孔。电路板6上面的m×n个LED晶元3与面罩基板1的m×n个出光孔位置一一对应，这里所述的m，n均为大于1的整数。其中d为点间距（即每个出光孔的中心与其上下左右相邻出光孔中心之间距离）。面罩基板1的出光孔与LED晶元3构成像素单元腔；面罩基板1的出光孔形状可设置成圆柱、圆台、多边棱柱或棱台等不同形状以满足不同出光分布的使用需求；面罩基板1的各出光孔侧壁还可以涂有白漆涂层或粘贴高反射率漫反射膜。面罩基板1前表面喷有黑色消光漆以增加显示对比度。各LED晶元3嵌入面罩基板1灌封有透明胶体2的出光孔中；面罩基板1背面通过双面胶带5与电路板6的正面粘接复合。透明胶体2材料选用环氧树脂。透明胶体2中添加有散射剂、色素和抗UV材料，从而可以在一定程度上提高相关性能（对比度、可视视角及抗老化性）；透明胶体2和面罩基板1正面粘贴防眩光膜、扩散膜，或进行表面雾化处理，从而提高显示对比度和显示的空间亮、色分布一致性。

上述双面复合式LED显示单元板的制备方法包括下述步骤：

1)使用全自动固晶机把LED晶元3固定在电路板6上对应位置。然后，使用全自动焊接机把LED晶元3和电路板6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5，将双面胶带5的另一面粘贴到电路板6的正面，使电路板6与面罩基板1合为一个整体；面罩基板1的出光孔高度为1mm，面罩基板1前表面喷有黑色消光漆以增加显示对比度。然后在面罩基板1前表面粘贴耐高温树脂保护膜9，膜厚0.1mm。

3）将透明液体灌封胶注入到面罩基板1的出光孔与LED晶元3构成的像素单元腔内；

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，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9，得到LED显示单元板。

所述步骤3）中，灌封胶中还可以加入散射剂、色素和抗UV材料等添加剂，从而可以在一定程度上提高相关性能（对比度、可视视角及抗老化性）；

步骤6）制作完成的LED显示单元板表面还可粘贴防眩光膜、扩散膜等功能性光学元件，或进行表面雾化处理，从而提高显示对比度和显示的空间亮、色分布一致性。

上述上述制备方法还可以包括下述步骤：

在面罩基板正面贴一层耐高温保护薄膜后，在面罩基板的各出光孔侧壁上喷涂高反射率漫反射的白漆涂层或粘贴高反射率漫反射膜。

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。

Claims (8)

1.一种双面复合式LED显示单元板的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将驱动IC(7)安装固定在驱动电路板(8)的一侧，驱动电路板(8)的另一侧通过排针排母(10)与线路板(4)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(4)上对应位置；然后，使用全自动焊接机把LED晶元(3)和线路板(4)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(5)，将双面胶带(5)的另一面粘贴到线路板(4)的正面，使线路板(4)与面罩基板(1)合为一个整体；

3)将透明液体灌封胶注入到面罩基板(1)的各出光孔内；

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)，得到LED显示单元板；

所述双面复合式LED显示单元板包括由驱动IC(7)、驱动电路板(8)、线路板(4)和LED晶元(3)构成的LED显示模块以及面罩基板(1)；驱动IC(7)焊接在驱动电路板(8)上，线路板(4)的后表面与驱动电路板(8)采用排针排母连接，LED晶元(3)固定于线路板(4)的前表面；面罩基板(1)对应于LED晶元(3)的位置开有出光孔，各LED晶元(3)嵌入灌封有透明胶体(2)的出光孔中；面罩基板(1)背面通过双面胶带(5)与线路板(4)的正面粘接复合，面罩基板(1)的正面呈黑色。

2.根据权利要求1所述的双面复合式LED显示单元板的制备方法，其特征在于所述透明胶体(2)中包含散射剂、色素和抗UV材料。

3.根据权利要求2所述的双面复合式LED显示单元板的制备方法，其特征在于所述面罩基板(1)的各出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面。

4.根据权利要求1所述双面复合式LED显示单元板的制备方法，其特征在于还包括下述步骤：

在面罩基板(1)的背面粘贴双面胶带(5)，将双面胶带(5)的另一面粘贴到线路板(4)的正面，使线路板(4)与面罩基板(1)合为一个整体后，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；

在灌封胶固化形成透明胶体(2)后，剥离掉面罩基板(1)上表面的保护薄膜。

5.一种双面复合式LED显示单元板的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将驱动IC(7)安装固定在电路板(6)的一侧，使用全自动固晶机把LED晶元(3)固定在电路板(6)另一侧上对应位置；然后，使用全自动焊接机把LED晶元(3)和电路板(6)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(5)，将双面胶带(5)的另一面粘贴到电路板(6)的正面，使电路板(6)与面罩基板(1)合为一个整体；

3)将透明液体灌封胶注入到面罩基板(1)的各出光孔内；

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)，得到LED显示单元板；

所述双面复合式LED显示单元板包括驱动IC(7)、电路板(6)、LED晶元(3)、面罩基板(1)；所述LED晶元(3)固定于电路板(6)正面，两者共同构成LED显示模块；驱动IC(7)固定于电路板(6)的背面，驱动IC(7)通过电路板(6)直接与LED晶元(3)连接；面罩基板(1)对应于LED晶元(3)的位置开有出光孔，各LED晶元(3)嵌入灌封有透明胶体(2)的出光孔中；面罩基板(1)背面通过双面胶带(5)与电路板(6)的正面粘接复合，面罩基板(1)的正面呈黑色。

6.根据权利要求5所述的双面复合式LED显示单元板的制备方法，其特征在于所述透明胶体(2)中包含散射剂、色素和抗UV材料。

7.根据权利要求6所述的双面复合式LED显示单元板的制备方法，其特征在于所述面罩基板(1)的各出光孔侧壁制备有高反射率漫反射表面。

8.根据权利要求5所述的双面复合式LED显示单元板的制备方法，其特征在于还包括下述步骤：

在面罩基板(1)的背面粘贴双面胶带(5)，将双面胶带(5)的另一面粘贴到电路板(6)的正面，使电路板(6)与面罩基板(1)合为一个整体后，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；

在灌封胶固化形成透明胶体(2)后，剥离掉面罩基板上表面的保护薄膜。