CN108709171A - Led显示模组 - Google Patents

Abstract

一种节约材料、成本低的控光电路板，以及配合该控光电路板的结构简单的基架盘，并使两者之间的组装更高效、抗挠曲能力强、电路性能稳定且装配效率高的LED显示模组。控光电路板由若干块呈条状或块状的成品化电路板拼装构成，控光电路板中任意一个成品化电路板可与另外多个相关成品化电路板以平面内交叉和上下层叠并通过叠置连接焊点电连接组装，成品化电路板分别为功能模块刚性板、功能模块柔性板和信电传输柔性板。其实现了高压供电和长距离供电并组合成大体量显示屏的优点。其实现了在高楼大厦外墙、建设中的楼宇外部、大型演出现场塔架上以悬挂方式以及在诸如有玻璃幕墙等平滑表面的建筑外部以粘贴方式的快速安装、重复拆装反复利用等应用。

Description

LED显示模组

技术领域

本发明涉及一种LED显示模组，特别涉及一种在网格状的柔性基架盘上嵌 置有由若干个已制成成品且可标准化的电路板拼装构成的控光电路板的LED显 示模组。

背景技术

通常，LED显示模组都是一整张的完整电路板，在其显示面(即光发出面) 上表贴或插件LED灯珠，在其背面表贴或插件控制芯片组，这种两面布置是建 立在电路板具有足够的双向空间用于排布印刷电路，之后再将整张装配好的电 路板安装在显示面外露的盒箱或凹盘中构成用于工程安装的独立的LED显示模 组。

这种常规的结构布局，电路板空间比较宽大，印刷电路布局规划简单易行。 但其存在的缺点是需要大量笨重复杂成本高的刚性支架、金属或塑料盒作为LED 显示模块的背板，以支撑和对电路板予以防水防尘，其整件为密实的整体结构 或不可弯曲的刚性结构。这些结构形式的LED显示模组在用于拼装构成大面积 的显示屏时，还需进一步配建大型的钢结构网架用于安装，成本高、周期长、 维护难。

本申请人于2015年7月28日向国家知识产权局提出的专利申请(专利申 请号为2015104524674，名称为《LED显示模组及所用的基架盘和光控电路板》) 公开了一种LED显示模组。

其提出一种在具有大量通透空间的棋盘网格状的柔性的基架盘上，嵌入式 设置可实现电气功能的光控电路板，以构成可独立使用的LED显示模组。其中 的光控电路板由一体结构且与该基架盘形状适配的一整张FPC电路板制成，为 了避让基架盘上的网格通孔，光控电路板上的每条经板和纬板的宽度必须制作 的较窄，那么在经板和纬板上布设印制电路、IC芯片和相关的外围元器件就显 得比较困难。通常，采用多层板，比如常规的双面板、四层板、六层板乃至八 层板来实现，如此，将大大使其结构复杂和成本高昂。

另外，由于基架盘为抗挠曲能力强的柔性结构，相应的，为了提高该光控 电路板的抗挠曲能力，其在LED灯珠和IC芯片对应位置(以下简称受挠易损部 位)的基架盘上设置可提高抗冲击能力的防护结构，以使该LED显示模组在保 持整体可弯曲可挠的基础上，又能确保所述受挠易损部位受到保护而不可挠； 或者该光控电路板为由软硬结合板所制的整张电路板，所述受挠易损部位呈现 硬PCB板特性而被防护。

在日后的生产过程中，本申请人发现当上述光控电路板采用一体化整板结 构时(无论是整板且带有硬板或加强衬垫的防护结构的多层柔性电路板，还是 整板为软硬结合板)，都存在材料浪费大、材料成本高、工艺复杂和可靠性不 高的问题。

尤其当该LED显示模组是低分辨率(像素点稀疏)时，光控电路板上通透 区域的面积远大于实际电路板的面积，即使在20mm点间距左右(相邻两个像素 点间的距离)的较高分辨率的情况下，上述光控电路板也有近一半的区域是通 透的而需要裁切浪费掉，更不论高分辨率情况下。在制造过程中，上述的电路 板通透区域全被裁切掉而成废料，这造成大量原材料的浪费并污染环境，如此 一来，不但造成原材料浪费还增加了成本。

对于矩阵式扫描的LED显示模组来说，其上需设有较多以行列交错分布的 芯片，那么，在电路板上就必须设有巨量的过孔来连接多层电路板的不同敷铜 层电路，而柔性电路板的过孔工艺难度较大且可靠性不高，特别是当该LED显 示模组仅仅依靠简单的户外悬挂方式安装时，其常常因风吹而不断扭曲。另外， 当需要多次拆装反复利用时，频繁的扭曲会导致其上的巨量过孔所导通的电路 出现失效或性能下降。

其次，在基架盘上设置很多防护结构也导致该LED显示模组结构复杂和装 配效率低。虽然有些防护结构可采用软硬结合板，但其电路板工艺更复杂，成 本更高(软硬结合板是将柔性线路板的一部分压合进硬质电路板中)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种节约材料、成本低的控光电路板，以 及配合该控光电路板的结构简单的基架盘，并使两者之间的组装更高效、抗挠 曲能力强、电路性能稳定且装配效率高的LED显示模组。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的LED显示模组，包括具有若干通风窗孔且为柔性的基架盘和嵌入 式安装在该柔性基架盘上的控光电路板，在控光电路板上设有以行列式或点控 式LED显示模组的结构分布设置的若干个LED发光像素点和相应的控制芯片， 其特征在于：所述控光电路板由若干块呈条状或块状的成品化电路板拼装构成， 控光电路板中任意一个成品化电路板可与另外多个相关成品化电路板以平面内 交叉和上下层叠并通过叠置连接焊点电连接组装，所述成品化电路板分别为功 能模块刚性板、功能模块柔性板和信电传输柔性板，其中，

功能模块刚性板，用于安装自身抗挠曲能力弱的第一类芯片的电路板和用 于将所述第一类芯片与LED发光像素点安装在一起的混合电路硬板；

功能模块柔性板，用于安装自身抗挠曲能力强的第二类芯片的电路板、用 于安装LED发光像素点的像素电路板和用于将所述第二类芯片与LED发光像素 点安装在一起的混合电路软板；

信电传输柔性板，仅用于提供电能的通路和传输控制信号涉及的电路板。

所述第一类芯片是管脚为16脚以上的SOP型芯片；第二类芯片是管脚少于 16脚的SOP型芯片或者管脚多于16脚且采用“J”形引线的芯片，或者为QFN 型、QFP型、BGA型和CSP型封装的芯片。

所述的叠置连接焊点是分别设置在所述功能模块刚性板、功能模块柔性板 和信电传输柔性板上设定的位置以对应设置的方式具有熔锡贯通孔的焊盘，所 述的上下层叠并通过叠置连接焊点电连接是将所述功能模块刚性板、功能模块 柔性板和信电传输柔性板中至少两个成品化电路板以对应焊盘上下叠置对接的 方式焊接在一起。

所述的任意一个成品化电路板可与另外多个相关成品化电路板以平面内交 叉是两个以上的成品化电路板交叉叠置后的投影形状为“十”形、“丰”形、“L” 形、“T”形、“F”形或“E”形。

所述的基架盘上还设有用于容纳高压电源线的线槽和将该高压电源降压至 控光电路板实际工作电压而设置的降压电源电路刚性板的安装盘。

所述功能模块刚性板为硬质PCB电路板，或者为柔性FPC电路板附加防护 结构构成；所述功能模块柔性板为FPC电路板；所述信电传输柔性板为FPC电 路板或者电线。

所述的附加防护结构包括：

1)在柔性FPC电路板及其上固结的元器件上灌注硬质胶体；

2)在柔性FPC电路板及其上固结的元器件上胶接设置有硬质罩盖；

3)在柔性FPC电路板及其上固结的元器件上胶结设置有硬质防护片；

4)在固结有元器件的柔性FPC电路板下部胶结设置有硬质防护片；

5)在固结有元器件的柔性FPC电路板周围胶结设置有刚性环套。

将所述的控光电路板嵌入在预先制造的整体连贯的基架盘中并以软性塑胶 或凝胶胶结所成。

将所述控光电路板包裹嵌入在软性塑胶或凝胶中使其形成整张电路板的防 护固结胶体或者嵌入包裹在经注塑工艺一体制得的透明塑料防护中。

本发明的LED显示模组中的基架盘和控光电路板，结构更简单、节约材料、 制造成本更低，并实现了高压供电和长距离供电而便于组合成大体量显示屏的 显著优点。由于有对应于控光电路板外形尺寸的基架盘提供防护和结构承力， 实现了在高楼大厦外墙、建设中的楼宇外部、大型演出现场塔架上以悬挂方式 以及在诸如有玻璃幕墙等平滑表面的建筑外部以粘贴方式的快速安装、重复拆 装反复利用等应用。

附图说明

图1为矩阵式LED显示模组的示意图。

图2为点控式LED显示模组示意图。

图3、4分别是图1中的控光电路板和基架盘的示意图。

图5、6分别是图2中的控光电路板和基架盘的示意图。

图7为图1的爆炸示意图。

图8为图2的爆炸示意图。

图9a、9b、9c分别是图4中A-A、B-B的C-C向剖视放大图。

图10a-10e为各种成品化电路板的示意图。

图11a-11g为各种能构成功能模块刚性板的电路板的结构示意图。

图12a-12c为几种将基架盘与控光电路板注塑或包胶形成一体的结构示意 图。

图12d为叠置连接焊点处放大示意图。

图12e为图12d的电路结构放大示意图。

图13为本发明的LED显示模组与相邻的LED显示模组之间的连接结构的局 部放大示意图。

图14a、14b分别是矩阵式行扫分别为动态和静态模式下的LED显示模组的 电路原理图。

图15a、15b分别为采用一芯单控和一芯多控解码控制芯片的点控式LED显 示模组的电路原理图。

附图标记如下：

基架盘1、通风孔11、经槽12、纬槽13、沉盘14、限位卡槽15、线槽16、 角孔17、基板18、控光电路板2、硬质PCB板21、FPC电路板22、凹形缺口23、 叠置连接焊点24、熔锡贯通孔241、LED发光像素点25、功能模块刚性板3、混 合电路硬板31、功能模块柔性板4、混合电路软板41、信电传输柔性板5、第 一类芯片6、列驱芯片61、信号收发译码芯片62、一芯多控解码控制芯片63、 第二类芯片7、行驱芯片71、一芯单控解码控制芯片72、硬质防护片8、刚性罩盖81、刚性盖片82、刚性垫片83、硬质胶体84、刚性环套85、软性塑胶或 凝胶91、电源线92、悬挂绳93、尼龙轧带94、不干胶贴95。

具体实施方式

如图1－8所示，本发明的LED显示模组由两大部件构成，分别为具有大量 通透的通风孔11(也称通风窗孔)且呈网格状的柔性的基架盘1和固定在该基 架盘1上的控光电路板2。

一、基架盘1

该基架盘1用于防护和安装所述的控光电路板2，并最终用于该LED显示模 组的承力结构，承受诸如扭曲、安装等外部力量，其可以作为LED显示模组的 一个部件预先制成，也可以在控光电路板2装配完成后注塑或浇铸胶体包裹控 光电路板2而成。

当作为预先制成的部件时，其为由塑胶制成的连贯整体，具有柔性可挠特 性。基架盘1上的大量网格是由若干纵向和横向交叉的连贯基板围合构成，连 贯基板上有用于安装电路的断面形状呈U型的槽(即铺设成品化电路板的槽， 以下将纵向的槽称为经槽12，将横向的槽称为纬槽13)和底面低于所述经槽12 或纬槽13的槽面的沉盘14(沉盘14的底面可以是闭合的盘，也可以是网格的 盘)，所述控光电路板2以嵌入方式布设在这些经、纬槽13和沉盘14内，上述 的断面形状呈U型的经槽12或纬槽13在无需铺设成品化电路板时，可减重简 化为细窄实体基板18，进一步的，在保证基架盘1强度和可容许变形的范围内， 所述实体基板18的根数可以适当减少，每个通风孔11对应一个网格。

为了防止控光电路板2中的各个成品化电路板搁置在基架盘1上的U型槽 上后出现翘曲不平整的问题，可以在U型槽两侧壁上设置用于对控光电路板2 中的各种成品化电路板予以在高度方向上限位的限位卡槽15(如图9a所示)。 由于各个成品化电路板和连贯整体的基架盘1都能够达到一定的尺寸精度并且 柔性可挠的基架盘1具有变形带来的尺寸冗余，并且在限位卡槽15的作用下， 各个成品化电路板可以精确的被限位卡固在基架盘1上设定的位置，确保了各 个成品化电路板之间的相对位置精确而不易错动。为下一步将这些成品化电路 板予以焊接电连接装配构成为控光电路板2创造了必要条件。

在基架盘1上各种用于安装电路板的槽、沉盘14的大小和深度可以根据各 电路板的尺寸、厚度做适配性设计，即使控光电路板2的各成品化电路板在交 叉叠置时，众多的叠置连接焊点24基本处于同一平面(参见图12d、12e所示)， 以便后期逐个焊接，比如搁置硬质PCB板21的部分，因为硬PCB板比FPC软板 要厚得多，即设计成其底面比经纬槽13底面低的沉盘14，确保硬质PCB板21 的上表面与安装在经槽12或纬槽13中的其它成品化电路板的下表面处于同一 平面。

在基架盘1上，最好是基架盘1的边侧部位，设置容纳较大线径且贯通该 基架盘1的高压电源线92的线槽16(如图9b所示)，该线槽16用以放置一对 为控光电路板2提供电能的正负电源线92，所谓的高压指该电源线92中的电压 大于甚至数倍于LED显示模组的实际工作电压，该高压电源须有LED显示模组 中设置的降压电源功能板来降压后才能供给控光电路板2使用。该正负电源线 92的两端露出该LED显示模组部分有公母接插头与相邻的LED显示模组进行电 连接，以传输电能。

在基架盘1的四角设置工艺定位并兼具安装的孔(以下简称角孔17)。

工艺定位是指，在该LED显示模组的生产组装过程中，用于将基架盘1定 位在相关设备的工作台或治具上以使其位置固定并展平，以精确的尺寸定位以 匹配自动化机器的设定程序，从而精准地进行如自动焊、自动注胶等自动化操 作。

安装是指，将该LED显示模块安装在使用的场合，以下为两种安装方式：

1)悬挂安装

在相邻两个LED显示模组的对接边处设置悬挂绳93，以尼龙轧带94等物件 穿过对应的角孔17与悬挂绳93绑扎在一起，以此将相邻的两个LED显示模组 以悬挂的方式固定在悬挂绳93上(如图13所示)，由若干个LED显示模组组成 的大型LED显示屏的自身重量和风荷载等力均可传递给悬挂绳93，从而轻松实 现该LED显示屏的悬挂安装。

2)粘贴安装

在基架盘1周边的底部敷以不干胶贴95(如图9b、9c所示)，安装时，以 此不干胶贴95粘贴到光滑表面上即可，如粘贴在玻璃幕墙、光滑外墙或金属板 等光滑表面上。由于基架盘1周边的底部，连续面积较大，采用粘贴施工既便 利又因粘接面积大而牢靠。

当LED显示模组采用粘贴安装时，虽然该柔性可挠LED显示模组轻薄而柔 软，即使高空坠落也不会造成太大的硬性撞击损害，但为确保安全，也可通过 设置上述的悬挂绳93与尼龙轧带94捆绑的辅助手段来提高其安全可靠性，(防 止粘接失效而脱落)。

二、控光电路板2

1、控光电路板2电路形式简介：

所谓控光电路板2指LED显示模组中用来接收外部设备的控制信号和电能 而控制其上的各个LED发光像素点25(下文中又称LED像素点、LED像素、像 素点、一个或多个LED灯珠)发光的功能电路板。各个LED像素(LED灯珠)受 控实现明暗、灰度、色彩的变化，组合显现出图像内容。其控制的方式分为行 列式和点控式，以下简要阐述如下：

1)行列式，是指规则排布的每个像素点都由两根交汇的电路形成的回路所 控制，这两根交汇的电路分别称为行电路和列电路，最简单的可以看成是一根 正电源、一根负电源，而LED灯珠就是一个发光二极管，可想而知，当该发光 二极管连接了上述的行列正负电源并有电流时，该LED灯珠被点亮，没有足够 点亮的电流则熄灭。进一步的，若上述的行列电路不但能导通还能形成不同的 电势差或电流强度，该LED灯珠则能实现明暗灰度的变化。进一步的，若该LED 灯珠能发出RGB三基色的光，并且上述的行列电路能形成RGB三个回路，则该 LED灯珠即能实现色彩变化。上述的行列电路的各种变化功能都由IC芯片控制，称为行和列的驱动，并且IC芯片被外部的信号所控制，接受并处理这些信号的 IC芯片称为信号收发译码电路，由它来控制上述的行列的驱动电路中的IC芯片。 这里所称的行或列只是便于归类，并没确定的行列划分。

行列式的控光电路又分为静态驱动和扫描驱动两种(如图14a、14b)，静态 驱动(如图14b所示)是指每个像素点都被独立控制，俗称“点对点”，一般是 控制列电路，对应的是列驱动IC，在电路上，每个像素点的列电极端都一一对 应一个列驱动IC的输出管脚，而行电路呈现为一个恒定的电平；反之若控制行 电路则为行驱动控制，与之类似。扫描驱动(如图14a所示)是指控光电路中 的行电路的电平高低或电流大小呈现规律的脉动，可以简单的看成控光电路中 的每一行被规律的逐个加电，即在任何一个瞬态，至少有一行电路没有加电， 称之为行扫描。而其每列列电路上会并联多个LED像素，形成一串彼此并联的 像素串，该像素串的并联的列电极与一个对应列驱动IC的输出管脚连接，俗称 “点对列”控制，每列中的每个LED像素的行电极连接对应的不同的行电路。 当某个LED像素的行和列导通时，该LED像素发光。与静态驱动不同的是，每 个LED像素并不是恒定的被控发光而是脉动的，由于人眼的视觉暂停现象，在 足够高的行扫描频率下，人们并无察觉。其实这种扫描驱动的方式目的仅是为 了实现使用较少的驱动芯片来实现控光显示，从而节约成本的考虑，同时也是 为了在某些精细化的显示设备中节约有限的空间。

可以看出这种控光电路形式中的各个LED像素点若要形成像素矩阵，最简 单的排布形式就是按行和列逐个排布。称之“行列扫描式”。

2)点控式，是指规则排布的每个像素点(这里指一个或多个LED灯珠)都 有供电电源和连接它的控制电路的控制方式(如图15a、15b所示)。每个像素 点都有恒定的供电电路和控制电路，并且该供电电路被控制电路所控制来实现 流经LED像素的电势差或电流强度不同来实现明暗、灰度、色彩的变化。控制 信号由外部的控制台通过最少一组线路输出一组数据，所有被控设备(这里指 LED发光像素点25)都并联于这组线路上，通过数据中的地址信息和自身的地 址设定来获取对应的数据信息并控制该地址点的LED像素点。可以看出，这种 控光电路形式中的各个LED像素点若要形成像素矩阵，最简单的排布就是成串 排列再成排设置，像素点之间被控制电路和供电电路彼此连接，形成像“S”形 的蛇形弯折排列，形象称之“串接点控”。

可见这种点控式的控光电路，每个像素点都有独立的控制电路，也就有一 个IC控制芯片，即“一芯一控”模式(如图15a所示)；为了节约成本，人们 提高芯片的集成度，出现了“一芯多控”模式(如图15b所示)，即一个芯片控 制多个像素点，其实只是该芯片同时解码多个地址信息来分别控制相应的LED 像素点而已，电路基本形式是一样的；在一些可靠性要求不高的场合，也有将 IC电路集成到LED灯珠中的应用，使结构更小型化和简单。

2、控光电路板2的结构特点：

上述的电路形式简单阐述是为了更好的说明本发明的控光电路板2的结构 特点。

通过上面的对基架盘1和电路形式的分析，可以看出控光电路板2在实现 可以接收信号和电源进行LED像素的控制的电路功能的同时还要满足以下的条 件才能实现该LED显示模组即有大量通透的通风口又能实现可挠曲而不被损坏 的功能特点。即：首先，控光电路板2是一个整体的功能电路板，其次，控光 电路板2上有尺寸形状对应基架盘1的大量通透空间，最后，控光电路板2可 被挠曲而不破坏电路。实现上述三点，现有技术中的做法是控光电路板2为一 整体制作的柔性电路大板，然后经冲压裁切掉整体电路板上的需要通透的部分， 被裁切部分不能布置印刷电路；进一步的，为避免控光电路板2上固结有芯片和LED灯珠的部分可能被挠曲损坏，在该部分设置抗弯的防护结构，或者采用 软硬结合板制作控光电路板2，上述部分是硬板。上述方式虽然能制造出满足功 能的控光电路板2，但电路板中的大部分被裁切掉造成很大的浪费而且需设置大 量麻烦的抗弯防护结构；制造整体的大体量的软硬结合板，造价高昂。

本发明的控光电路板2是对现有技术中的安装在网格状基架盘1上的光控 电路板进行的改进，其将一体结构的光控电路板改进为由若干块可以分离制作 的成品化电路板再经拼装电连接而成。

其最大的优点就是化整为零(即将本该完整的电路板化为若干个小块的电 路板)，易于加工且大大降低材料消耗；化零为整(即将若干个成品化的小块电 路板拼装焊接成一整张电路板)且可提高控光电路板2的抗挠曲能力。

以下对本发明的控光电路板2进行详细说明。

本发明将所述成品化电路板大致分成三类，分别是功能模块刚性板3、功能 模块柔性板4和信电传输柔性板5，它们基本都是投影呈长条矩形的或方块的电 路板，即没有“十”字形、“L”形、“T”形的形状。没有这些形状的好处是每 一种成品化电路板在制造时能够最大限度的排列成整体制造来利用矩形的电路 板原材料，在制造时实现裁切面积的最少化，并且有利于成排整体贴片安装元 器件；在满足电路和元器件排布的基础上，为最大化增大LED模组中通风窗的 面积，应减少电线槽、沉盘的体积，使其尽量窄细，所述的长条矩形的电路板 也应窄细，此时某些电路板外缘呈凹凸形，为最大化的减少裁切浪费，应将为 实现外缘有凹凸线条的凹凸部分的面积控制在电路板实际面积的75％以内(即是 说，在所述成品化电路板的边缘设有可最大限度降低该成品化电路板有效面积 的凹形缺口23，所述凹形缺口23累积面积与设置缺口前的该成品化电路板总面 积的比值不超过该成品化电路板总面积的75％。)，越少越好。并且，对于其中的 以柔性电路板制造的成品化电路板应尽量加大其矩形形状的长边长度，既可以 更好的利用原材料，也可以实现更多段的可挠弯曲，还可以减少为实现直线对 接连通电路的叠置连接焊点24。

1)功能模块刚性板3，在该类电路板上安装有电子元器件(如各种IC芯片、 分离元器件等)，采用刚性板对装配其上的电子元器件进行保护，其目的在于通 过刚性板本身的强度，使该电路板变得呈刚性而具有可靠的抗挠曲性能，以便 适应该LED显示模组被风扭动和反复拆装中的扯拉带来的形变应力对电路系统 稳定性、耐久性的破坏。同时简化现有技术专设且复杂的防护结构，由此，带 来低成本的好处。

该类电路板主要用于安装自身抗挠曲能力弱的第一类芯片6的电路板、用 于安装降压电源电路的电路板和用于将所述第一类芯片6与LED发光像素点25 安装在一起的混合电路硬板31(如图10d所示)。

由于芯片内部为复杂且精细的集成电路，所以其很脆弱，管脚越多则越脆 弱，即其抗挠曲能力就越弱，因此，对其依托的背板的抗弯折能力和强度就要 求较高。鉴于此，本发明进一步的，按芯片的管脚划分，将管脚数量为16脚以 上的SOP型封装芯片定义为第一类芯片6。

在芯片功能上，若按本发明的实施例来说明，所述第一类芯片6包括以下 几类：

行列扫描式控光电路的列驱芯片61(如前文所述，某些为行驱动)和信号 收发译码芯片62。

2)功能模块柔性板4，在该类电路板上也安装有电子元器件(如各种IC芯 片、分离元器件、LED灯珠等)。该类电路板主要用于安装自身抗挠曲能力强的 第二类芯片7的电路板(如图10a所示)、用于安装LED发光像素点25的像素 电路板(如图10b所示)和用于将所述第二类芯片7与LED发光像素点25安装 在一起的混合电路软板41(如图10c所示)。

也就是说，对于有些小体积且分散布设的元器件，若此类元器件本身具有 一定机械强度，也可采用该功能模块柔性板4，其目的在于使该类电路板大部分 可被挠曲，尽管其上装配有元器件，但因该元器件自身具有较好的机械强度而 该类电路板呈局部抗挠曲而不会损坏电路系统，同时，又能简化现有技术中专 设且复杂的防护结构，由此，带来低成本的好处。

若按芯片管脚数量划分，可将管脚数量少于16脚的SOP型封装芯片划为该 类芯片或者管脚数量多于16脚且采用“J”形引线的芯片，或者为QFN型、QFP 型、BGA型和CSP型封装的贴装式芯片划为该类芯片(此类芯片体积小、抗挠曲 性能较强)。

在芯片功能上，若按本发明的实施例来说明，第二类芯片7包括以下几类：

行列扫描式控光电路中的行扫描驱动的行驱芯片71。

点控式的LED显示模组驱动单个LED发光像素点25工作的一芯单控解码控 制芯片72。

3)信电传输柔性板5，对于仅为上述的功能模块刚性板3和功能模块柔性 板4提供电能和传输控制信号的电路板就采用由FPC电路板22制作的该信电传 输柔性板5(如图10e所示)。通常，该类电路板占据LED显示模组的大部分， 因此，采用FPC电路板22可使该LED显示模组更大限度被挠曲而不会损坏电路 系统。

上述三类板中任意一个成品化电路板可与另外多个相关的成品化电路板在 一个平面内相互交叉，它们的投影呈“十”形、“丰”形、“L”形、“T”形、“F” 形、“E”形等，在交叉处形成叠置区域，在叠置区域的上下电路板上设置有按 电路功能连接所需的相互对应的叠置连接焊点，将这些叠置连接焊点以锡焊方 式对应电连接并固结上下电路板。此处的成品化电路板交叉叠加固接不同于传 统意义上的多层电路板(铜箔、填充层、覆盖膜等等的压合制造电路板结构) 的连接，而是由上述三类板中的多个成品化电路板通过交叉编织装配叠加和焊 接形成电连接组成整张具有全部电气功能的用于该LED显示模组的控光电路板2。

上述的功能模块刚性板3、功能模块柔性板4和信电传输柔性板5三类电路 板，应尽量采用柔性电路板(FPC)制造，并尽量设计成大块的长条状的电路板 形式，以便更好的节约原材料、减轻重量，避免出现众多的小块成品电路增加 繁琐的叠置连接焊点24，比如能够成排或成列设置的电路，虽然电路中有需要 采用硬质PCB板21(如图11a所示)制造的区域，但其在整个电路中所占份额 不大，此时，与其采用硬质PCB板21制造该部分，然后再将其与其它柔性电路 板以电连接的形式形成直线型的连通，就不如以FPC电路板22整体制造，再以 附加的防护结构加以构成为功能模块刚性区域，因为此时增加防护结构比电连接在制造装配时更高效，比如“串接点控”式的成串排列的多个“S”形串接电 路部分，每个像素点电路部分的左右或上下(可以水平“S”形串接，也可以竖 直“S”形串接)分别至少两组共6个对接焊点24，像素点之间需要用柔性板或 者RV电线相互连接，此时用整条FPC板制造成串的像素点阵列板能省去大量的 叠置连接焊点24，而将每个像素点电路区域加以设置附加防护结构来保护则更 高效，所述的附加防护结构有几下几种类型：

a:在需保护的电路区域通过置入刚性罩盖81的方式(如图11e所示)，即 在柔性电路板上的固结有LED灯珠或芯片或其它元器件的需防护的部分置入一 开口向下的盒装体套盖在该部分上，最终该盒装体罩盖81、电路板、基架盘1 被胶体粘接成一体，从而形成一刚性区域，使电路部分得以被保护。对于被保 护部分有LED灯的，该刚性罩盖81可以以硬直透明塑料制成(如图11g所示)， 该种防护结构另一好处是，其完全隔绝外部环境，极大的提高了上述电路部分 的耐候性，比如像素电路板上的LED灯珠区域，点控式的同时包含LED灯珠和 控制芯片的区域，降压电源板等；

b：在需保护的电路区域通过置入刚性盖片82的方式(如图11c所示)，即 在柔性电路板上的固结有芯片或其它元器件的需防护的部分的上部置入一硬质 片，最终该硬质片、电路板、基架盘1被胶体粘接成一体，从而形成一刚性区 域，使电路部分得以被保护，该种方式特别适合于一些多芯片并元器件顶部高 度一致的区域，比如列驱动电路部分，信号收发译码主控芯片区域，该硬质片 上表面可以印制商标等等信息，若采用金属片还起到屏蔽电磁干扰和散热的作 用并极大的提高了电路的耐候性；

c：在需保护的电路区域通过置入刚性垫片83的方式(如图11b、图11f所 示)，即在柔性电路板上的固结有LED灯珠或芯片或其它元器件的需防护的部分 的下部置入一硬质片，最终该硬质片、电路板、基架盘1被胶体粘接成一体， 从而形成一刚性区域，使电路部分得以被保护，此种方式直接保护柔性电路板， 特别适合需要经常反复拆装重复利用方式使用的LED模组，具有较强的提高结 构刚性的作用；

d：在需保护的电路区域通过灌入凝结后呈硬质胶体84的方式(如图11e、 图11f、图11g所示)，即在柔性电路板上的固结有LED灯珠或芯片或其它元器 件的需防护的部分单独注入凝结后呈硬质的胶体，最终该硬质胶体84、电路板、 基架盘1被胶体粘接成一体，从而形成一刚性区域，使电路部分得以被保护， 此种方式可以实现自动化生产，但需考虑上述硬质的胶体与基架盘1上其它区 域所注入的软性胶体的理化相容性、耐候性等等的匹配，必要时需要以环套85 将硬质胶体84部分与外部的软性胶体部分隔开；

e：在需保护的电路区域通过嵌入刚性环套85的方式(如图11d所示)，即 在柔性电路板上的固结有LED灯珠或芯片或其它元器件的需防护的部分的外围 嵌入一刚性环套85，所谓环套85既是一具有一定壁高的圆环型或矩形的上下开 口的结构件，最终该刚性环套85、电路板、基架盘1被胶体粘接成一体，从而 形成一刚性区域，使电路部分得以被保护，该种方式的特点是比刚性罩盖81方 式结构简单、成本低，安装操作容易。

以上多种形式的附加防护结构，各有优缺点，视LED显示模组的使用环境 和耐候性要求而定，其目的在于尽量将这种以交叉叠置电连接方式组装而成的 控光电路板2中的各种功能性电路板统一成规整的一体化的成排或成列的大件 电路板，减少大量的板与板之间的对接焊点24，提高元器件的固结安装效率， 实现即减少电路板制造过程中的裁切浪费又减少后期组装中的焊点24操作工 序。需要特别注意的是，某些IC芯片电路区域，若采用普通的双面电路板予以 制造会造成严重的电路电磁感应噪声扰动，因为柔性双面电路板的厚度过小， 通常只有约0.2mm厚，此时上下印刷电路之间因距离过小而严重互相干扰造成 电路失效，特别是目前有些芯片采用高达25兆赫的信号。此时应当采用多层板， 在上下印刷电路中含有屏蔽层(通常是至少一层铜箔)。

3、控光电路板2的装配：

本发明的控光电路板2采用若干块规整的成品化电路板，上述的各种成品 化电路板做好后，有两种方法进行装配和电连接：一是将它们逐个叠加安装到 预先制成的基架盘1部件上对应的经槽12、纬槽13或沉盘14中，通过基架盘 1上的经槽12、纬槽13和沉盘14对它们予以平面上的定位和限位卡槽15对它 们在高度方向上的定位与展平。

上述的各种成品化电路板组件叠加后要形成上下间的彼此电连接。在设计 这些电路板时，对上下需要焊接电连接的部分分别对应设置焊盘，这些上下的 焊盘能够准确对位。为获得更可靠的电连接和更好的连接强度，在上下层间电 连接点的上焊盘中开有熔锡贯通孔，焊接时上焊盘中的焊锡与下焊盘中的焊锡 充分熔融在一起。这些在叠置连接焊点对应设置的焊盘还有一个作用是带来对 位的尺寸冗余，比如上下焊盘皆为的焊盘，那么以焊锡焊连接方式就带来 了小于的巨大可连接范围，这就给各成品化电路板之间和它们敷设在基架 盘上面带来极大的尺寸冗余，大大降低对各成品化电路板、基架盘的尺寸精度 要求，大大降低因需高精度制造而带来的模具、工艺的成本。

如果上层电路板是双面板时，仅在该电路板的下面设置对应的对接焊盘， 通过电路板中常规的过孔将下面焊盘的电能导入上面板亦可。该方法可靠性不 太高，并当电流较大会容量不够和形成层间电容高频通路的问题。

由于基架盘1上的电路板槽底面和沉盘14底面有相应设置的不同高度，安 装在它们中的极薄的柔性电路板的底面和相对厚得多的硬质PCB板21的上表面 基本处于同一平面高度，从而使上下电连接焊盘最大限度的贴近，电连接焊接 操作更方便高效可靠，特别适合自动化设备，也得益于基架盘1的角孔17提供 展平和定位。

控光电路板2的装配和电连接的另一种方式是，采用一个类似于基架盘1 的模型治具，以其来进行对各种成品化电路板在逐个叠加时的平面定位和高度 方向的限位展平和定位。然后跟上一种方式类似，将它们进行电连接以制成整 张的具备完备功能的控光电路板2。这种方式适合于前述的在控光电路板2装配 完成后注塑或浇铸包裹控光电路板2而成的LED显示模组。

采用条块状成品化的电路板以平面内交叉和上下层叠并电连接组装的控光 电路板的好处：一是避免了大量的电路板制造过程中的原材料裁切浪费；二是 分块拼装的形式相比用大体量的整张网格状的电路板去适配网格状的基架盘， 带来了对电路板和基架盘的尺寸精度要求的大大降低，大大降低了模具、制造 工艺的要求和成本；三是带来了对控光电路板进行分块检修更换的好处，避免 了整体型电路板查线复杂、一处损坏可能全部报废的弊端；四是多种成品的功 能模块化的电路板大大减少了众多小而分散的专设且复杂的防护结构，极大提 高了模组的制造效率、降低了模组成本；五是电路板的交叉重叠部分还带来了 提高抗挠曲性能、相互传导散热、电磁屏蔽等好处；六是电路板中的上下对接 焊盘，其不仅带来电路上下连接的作用，还带来了尺寸适配、降低尺寸配合精 度要求的作用，极大提高了电路板之间、电路板与基架盘之间的适配尺寸容许 偏差！

三、LED显示模组的装配

因基架盘1结构形式的不同，LED显示模组的装配有两种方式。

一种是基架盘1为预先制成的整体结构部件，控光电路板2在其上组装并 电连接成整张的具备完备功能的控光电路板2(如图12a-12c所示)。此种方式 的后一道工序是将液态胶体灌入基架盘1上的电路槽、沉盘14、电源线槽16中， 该胶体凝结后构成具柔性可挠特性的软性塑胶或凝胶91(采用硬胶防护结构的 区域除外)，上述灌胶不仅有为电路结构提供防水、防尘的作用，还有最终固结 基架盘1上所有电路结构的作用，还有固结各种附加防护结构的作用，一举多 得。

另一种方式就是预先制成控光电路板2，再将控光电路板2以注塑或胶体浇 铸包裹的方式构成具有所述软性塑胶或凝胶91外套的LED显示模组(如图 12a-12c所示)。此种方式的好处是无需制造精度较高的基架盘1部件，特别适 用于在某些对模组结构强度要求不高的使用环境(如风扰动小)、安装后能提供 良好无扭动的场合(如粘贴于牢固的光滑表面)而又无需反复拆装重复利用的 使用方式。这些形式制造的基架盘1的截面形状呈O形(完全包裹)或倒U形 (仅在控光电路板2正面裹以塑胶或胶体的极简形式)。

Claims (9)

1.一种LED显示模组，包括具有若干通风窗孔且为柔性的基架盘(1)和嵌入式安装在该柔性基架盘(1)上的控光电路板(2)，在控光电路板(2)上设有以行列式或点控式LED显示模组的结构分布设置的若干个LED发光像素点(25)和相应的控制芯片，其特征在于：所述控光电路板(2)由若干块呈条状或块状的成品化电路板拼装构成，控光电路板(2)中任意一个成品化电路板可与另外多个相关成品化电路板以平面内交叉和上下层叠并通过叠置连接焊点(24)电连接组装，所述成品化电路板分别为功能模块刚性板(3)、功能模块柔性板(4)和信电传输柔性板(5)，其中，

功能模块刚性板(3)，用于安装自身抗挠曲能力弱的第一类芯片(6)的电路板和用于将所述第一类芯片(6)与LED发光像素点(25)安装在一起的混合电路硬板(31)；

功能模块柔性板(4)，用于安装自身抗挠曲能力强的第二类芯片(7)的电路板、用于安装LED发光像素点(25)的像素电路板和用于将所述第二类芯片(7)与LED发光像素点(25)安装在一起的混合电路软板(41)；

信电传输柔性板(5)，仅用于提供电能的通路和传输控制信号涉及的电路板。

2.根据权利要求1所述的LED显示模组，其特征在于：所述第一类芯片(6)是管脚为16脚以上的SOP型芯片；第二类芯片(7)是管脚少于16脚的SOP型芯片或者管脚多于16脚且采用“J”形引线的芯片，或者为QFN型、QFP型、BGA型和CSP型封装的芯片。

3.根据权利要求2所述的LED显示模组，其特征在于：所述的叠置连接焊点(24)是分别设置在所述功能模块刚性板(3)、功能模块柔性板(4)和信电传输柔性板(5)上设定的位置以对应设置的方式具有熔锡贯通孔(241)的焊盘，所述的上下层叠并通过叠置连接焊点电连接是将所述功能模块刚性板(3)、功能模块柔性板(4)和信电传输柔性板(5)中至少两个成品化电路板以对应焊盘上下叠置对接的方式焊接在一起。

4.根据权利要求2所述的LED显示模组，其特征在于：所述的任意一个成品化电路板可与另外多个相关成品化电路板以平面内交叉是两个以上的成品化电路板交叉叠置后的投影形状为“十”形、“丰”形、“L”形、“T”形、“F”形或“E”形。

5.根据权利要求1所述的LED显示模组，其特征在于：所述的基架盘(1)上还设有用于容纳高压电源线(92)的线槽(16)和将该高压电源降压至控光电路板(2)实际工作电压而设置的降压电源电路刚性板的安装盘。

6.根据权利要求1所述的LED显示模组，其特征在于：所述功能模块刚性板(3)为硬质PCB电路板，或者为柔性FPC电路板(22)附加防护结构构成；所述功能模块柔性板(4)为FPC电路板(22)；所述信电传输柔性板(5)为FPC电路板(22)或者电线。

7.根据权利要求6所述的LED显示模组，其特征在于：所述的附加防护结构包括：

1)在柔性FPC电路板(22)及其上固结的元器件上灌注硬质胶体(84)；

2)在柔性FPC电路板(22)及其上固结的元器件上胶接设置有硬质罩盖(81)；

3)在柔性FPC电路板(22)及其上固结的元器件上胶结设置有硬质防护片(8)；

4)在固结有元器件的柔性FPC电路板(22)下部胶结设置有硬质防护片(8)；

5)在固结有元器件的柔性FPC电路板(22)周围胶结设置有刚性环套(85)。

8.根据权利要求7所述的LED显示模组，其特征在于：将所述的控光电路板(2)嵌入在预先制造的整体连贯的基架盘(1)中并以软性塑胶或凝胶(91)胶结所成。

9.根据权利要求7所述的LED显示模组，其特征在于：将所述控光电路板(2)包裹嵌入在软性塑胶或凝胶(91)中使其形成整张电路板的防护固结胶体或者嵌入包裹在经注塑工艺一体制得的透明塑料防护中。