CN109698190A - 一种彩色显示灯珠及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种彩色显示灯珠及其加工方法，具有带焊盘的基板，基板上设有三个发光单元，每个发光单元均具有封装于基板上的LED芯片，并且LED芯片采用蓝光倒装LED芯片；LED芯片内置于荧光粉层中，荧光粉层上设有一层滤光膜，发光单元被包裹于遮光层中，在遮光层的顶部设有与滤光膜相对应的发光窗口；三个发光单元中的滤光膜分别为仅允许红、绿、蓝三色光通过的滤光膜，并且相邻的两个发光单元之间设有间隙，在间隙中设置所述遮光层；本发明结构简单、成本低廉，便于在基板上焊接加工，实现了发光的一致性，大大简化了驱动电路，并防止了发光对人体视网膜的刺激。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示灯珠，尤其是一种彩色显示灯珠及其加工方法。
背景技术
传统显示灯珠采用在基板上正装的红、绿、蓝三个色光的LED芯片，用焊金线工艺实现各个LED芯片的电极与基板底部的焊盘相连接，通电后由红、绿、蓝三色LED芯片分别发出红、绿、蓝三原色光进行色彩混合形成彩色显示。
传统显示灯珠的封装方式存在的缺点是：(1)成本高，市场上红光LED芯片和绿光LED芯片的生产成本要高于蓝光LED芯片，并且相同规格的红光LED芯片价格比蓝光LED芯片高50%以上，由红、绿、蓝三色LED芯片构成的发光像素在成本上明显偏高；(2)在基板上正装LED芯片需要焊接金线，其焊线工艺需要逐点加工，效率低，不良率高，长期可靠性较差，与此同时，焊接金线需要预留走线空间，这大大限制了产品尺寸进一步缩小和像素密度的提升；(3)LED芯片直接发光对人体视网膜刺激大，不能适应长时间观看应用场合如会议室显示屏或家用显示屏。
发明内容
本发明的目的就是要解决当前传统的由红、绿、蓝三色LED芯片封装的显示灯珠所存在的上述问题，为此提供一种彩色显示灯珠及其加工方法。
本发明的具体方案是：一种彩色显示灯珠及其加工方法，具有带焊盘的基板，基板上设有三个发光单元，每个发光单元均具有封装于基板上的LED芯片，并且LED芯片采用蓝光倒装LED芯片；所述LED芯片内置于荧光粉层中，荧光粉层上设有一层滤光膜，发光单元被包裹于遮光层中，在遮光层的顶部设有与滤光膜相对应的发光窗口；三个发光单元中的滤光膜分别为仅允许红、绿、蓝三色光通过的滤光膜，并且相邻的两个发光单元之间设有间隙，在间隙中设置所述遮光层。
本发明中所述基板上的三个发光单元排布呈三角形结构或直线形结构。
本发明中所述基板上还另设有一个发光单元，该发光单元上的滤光膜为仅允许白色光通过的滤光膜，并且该发光单元与发出红、绿、蓝光的三个发光单元组成矩形结构。
本发明中所述发光单元的荧光粉层与滤光膜之间涂布有白色底色层。
本发明中在三个发光单元的顶部设有一层透明的防护层。
本发明中所述LED芯片下侧的两个电极通过回流焊接的方式直接连接基板底部的焊盘。
本发明中在每个发光单元上滤光膜的边沿区域均被遮光层遮盖，使得发光窗口的出光面积小于滤光膜的表面积，并且三个发光单元上发光窗口的出光面积大小相同；所述发光窗口呈圆形、椭圆形、三角形或矩形结构。
本发明所述的一种彩色显示灯珠的加工方法，包括有以下步骤：
(1)固晶焊接，首先采用锡膏印刷机在一块基板的各个焊盘上均匀印刷锡膏；然后采用固晶机将各个LED芯片贴装在基板上，LED芯片采用蓝光倒装LED芯片，每个LED芯片底部的焊盘与基板上印刷有锡膏的焊盘一一对应；接着将贴装有LED芯片的基板放入回流炉的进料履带上，回流温度设置在240～260℃，回流时间设置为5～6min，以确保将各个LED芯片焊接在基板上；
(2)模封荧光粉层，首先制备荧光胶，将黄色荧光粉与透明环氧树脂按比例调配并混合均匀；然后采用液体注射成型设备将荧光胶模封在基板上表贴有LED芯片的一侧面；待模封完成后，取出基板，并将基板烘烤4～6小时，直至环氧树脂充分固化；
(3)激光切割间隙，采用激光设备在荧光粉层上以每颗LED芯片为单位切割间隙，在基板上对应分割出一个个矩形发光单元，切割间隙的深度小于荧光粉层的厚度，相邻三个发光单元构成一个像素单元，每个像素单元的投影面呈正方形；
(4)喷墨打印红、绿、蓝滤光膜，采用UV喷墨打印机在每个像素单元的三个发光单元上依次打印仅允许红、绿、蓝三色光通过的滤光膜；
(5)喷墨打印黑色遮光材料，采用UV喷墨打印机沿着切割间隙喷入高遮光黑色油墨，黑色油墨遮盖住每个发光单元边缘，以在每个发光单元周围形成一层遮光层，并在每个发光单元的顶部预留与其滤光膜相对应的发光窗口；
(6)切割成型，采用切割设备以每个像素单元为单位对基板进行切割，得到一颗颗彩色显示灯珠，最后测试分拣卷带包装即可。
本发明中在激光切割间隙之前，还在步骤(2)得到的产品上旋涂一层白色底色层；在操作时，首先将模封有荧光粉层的基板放入旋涂机，基板的模封面朝上布置，然后将高透光的白色油墨滴在模封面上，接着启动旋涂机，通过离心力作用使得白色油墨均匀涂布在荧光粉层的表面。
本发明中在单颗彩色显示灯珠切割成型之前，采用液体注射成型设备在步骤(5)得到的产品上模封一层环氧树脂保护膜。
本发明中所述荧光粉层中黄色荧光粉与透明环氧树脂的配比为（0.08～0.12）：2，荧光粉层的厚度为0.3～0.4mm；所述基板采用PCB线路板、BT线路板或陶瓷基板；所述LED芯片采用氮化镓型蓝宝石衬底蓝光芯片；所述滤光膜采用含有颜料颗粒的UV油墨，其中颜料颗粒的含量小于5%；所述遮光层采用含有黑色颜料的UV油墨，其中黑色颜料颗粒含量在6%-20%之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明中结构简单、成本低廉，通过在各个发光单元中均采用的蓝光倒装LED芯片，实现了构成一个像素单元需求的红、绿、蓝三色光；
(2)本发明由于采用蓝光倒装LED芯片，从而在封装时不需要预留焊金线空间，像素单元可以做到亚毫米以内，可以实现更高显示密度；
(3)本发明中所述LED芯片与基板的焊接采用回流焊接，一次回流可以焊接基板上所有焊点，加工效率高，焊点冶金结合，可靠性高；
(4)本发明采用同一种LED芯片更容易做到发光的一致性和芯片驱动电压的一致，大幅度地简化了驱动电路；
(5)本发明的各个发光单元中的LED芯片发光透过滤光膜后形成面光源，减少了对人体眼睛视网膜的刺激，更适用于室内长时间观看屏幕的应用。
附图说明
图1是在实施例1中，本发明的俯视结构示意图；
图2是图1的A-A视图；
图3是在实施例2中，本发明的俯视结构示意图；
图4是在实施例3中，本发明的俯视结构示意图。
图中：1—焊盘，2—基板，3—LED芯片，4—荧光粉层，5—滤光膜，6—遮光层，7—发光窗口，8—白色底色层，9—防护层，10—间隙。
具体实施方式
实施例1
参见图1-2，本发明提供了一种彩色显示灯珠及其加工方法，具有带焊盘1的基板2，基板2上设有三个排布呈直线形的发光单元，每个发光单元均具有封装于基板上的LED芯片3，并且LED芯片3采用蓝光倒装LED芯片；所述LED芯片3内置于荧光粉层4中，荧光粉层4上设有一层滤光膜5，发光单元被包裹于遮光层6中，在遮光层6的顶部设有与滤光膜5相对应的发光窗口7；三个发光单元中的滤光膜5分别为仅允许红、绿、蓝三色光通过的滤光膜，并且相邻的两个发光单元之间设有间隙10，其中间隙10宽度在10微米至100微米之间，在间隙10中设置所述遮光层6，从而有效防止了相邻的发光单元之间发生侧向串光。
进一步地，本实施例中所述发光单元的荧光粉层4与滤光膜5之间涂布有白色底色层8，以增强发光单元的色彩表现力。
进一步地，本实施例中在三个发光单元的顶部设有一层透明的防护层9，从而对产品形成有效的防护。
进一步地，本实施例中所述LED芯片3下侧的两个电极通过回流焊接的方式直接连接基板2底部的焊盘1。
进一步地，本实施例中在每个发光单元上滤光膜5的边沿区域均被遮光层6遮盖，使得发光窗口7的出光面积小于滤光膜5的表面积，并且三个发光单元上发光窗口7的出光面积大小相同。
进一步地，本实施例中所述发光窗口7呈椭圆形结构，也可以为圆形、三角形或矩形结构。
本发明的原理如下：本发明中每个发光单元上LED芯片3发出的蓝光经过黄色的荧光粉层4的激发后生成白光，由于三个发光单元中的滤光膜5分别为仅允许红、绿、蓝三色光通过的滤光膜，则白光通过滤光膜5后分别形成红、绿、蓝颜色显示。
实施例2
参见图3，本实施例基于实施例1，本实施例中所述基板2上的三个发光单元排布呈三角形结构。
实施例3
参见图4，本实施例基于实施例1，本实施例中所述基板2上还另设有一个发光单元，该发光单元上的滤光膜5为仅允许白色光通过的滤光膜，并且该发光单元与发出红、绿、蓝光的三个发光单元组成矩形结构。
实施例4，本实施例基于实施例1，本实施例提供了一种彩色显示灯珠的加工方法，包括有以下步骤：
(1)固晶焊接，首先采用锡膏印刷机在一块基板的各个焊盘上均匀印刷锡膏；然后采用固晶机将各个LED芯片贴装在基板上，LED芯片采用蓝光倒装LED芯片，每个LED芯片底部的焊盘与基板上印刷有锡膏的焊盘一一对应；接着将贴装有LED芯片的基板放入回流炉的进料履带上，回流温度设置在240～260℃，回流时间设置为5～6min，以确保将各个LED芯片焊接在基板上；
(2)模封荧光粉层，首先制备荧光胶，将黄色荧光粉与透明环氧树脂按比例调配并混合均匀；然后采用液体注射成型设备将荧光胶模封在基板上表贴有LED芯片的一侧面；待模封完成后，取出基板，并将基板烘烤4～6小时，直至环氧树脂充分固化；
(3)激光切割间隙，采用激光设备在荧光粉层上以每颗LED芯片为单位切割间隙，在基板上对应分割出一个个矩形发光单元，切割间隙的深度小于荧光粉层的厚度，相邻三个发光单元构成一个像素单元，每个像素单元的投影面呈正方形；
(4)喷墨打印红、绿、蓝滤光膜，采用UV喷墨打印机在每个像素单元的三个发光单元上依次打印仅允许红、绿、蓝三色光通过的滤光膜；
(5)喷墨打印黑色遮光材料，采用UV喷墨打印机沿着切割间隙喷入高遮光黑色油墨，黑色油墨遮盖住每个发光单元边缘，以在每个发光单元周围形成一层遮光层，并在每个发光单元的顶部预留与其滤光膜相对应的发光窗口；
(6)切割成型，采用切割设备以每个像素单元为单位对基板进行切割，得到一颗颗彩色显示灯珠，最后测试分拣卷带包装即可。
本实施例中在激光切割间隙之前，还在步骤(2)得到的产品上旋涂一层白色底色层；在操作时，首先将模封有荧光粉层的基板放入旋涂机，基板的模封面朝上布置，然后将高透光的白色油墨滴在模封面上，接着启动旋涂机，通过离心力作用使得白色油墨均匀涂布在荧光粉层的表面。
本实施例中在单颗彩色显示灯珠切割成型之前，采用液体注射成型设备在步骤(5)得到的产品上模封一层环氧树脂保护膜。
本实施例中所述荧光粉层中黄色荧光粉与透明环氧树脂的配比为（0.08～0.12）：2，其中具体可采用的配比为0.08:2或0.12：2或0.10:2，荧光粉层的厚度为0.3～0.4mm；所述基板采用PCB线路板、BT线路板或陶瓷基板；所述LED芯片采用氮化镓型蓝宝石衬底蓝光芯片；所述滤光膜采用含有颜料颗粒的UV油墨，其中颜料颗粒的含量小于5%；所述遮光层采用含有黑色颜料的UV油墨，其中黑色颜料颗粒含量在6%-20%之间。
Claims (10)
1.一种彩色显示灯珠，具有带焊盘的基板，基板上设有三个发光单元，其特征是：每个发光单元均具有封装于基板上的LED芯片，并且LED芯片采用蓝光倒装LED芯片；所述LED芯片内置于荧光粉层中，荧光粉层上设有一层滤光膜，发光单元被包裹于遮光层中，在遮光层的顶部设有与滤光膜相对应的发光窗口；三个发光单元中的滤光膜分别为仅允许红、绿、蓝三色光通过的滤光膜，并且相邻的两个发光单元之间设有间隙，在间隙中设置所述遮光层。
2.根据权利要求1所述的一种彩色显示灯珠，其特征是：所述基板上的三个发光单元排布呈三角形结构或直线形结构。
3.根据权利要求1所述的一种彩色显示灯珠，其特征是：所述基板上还另设有一个发光单元，该发光单元上的滤光膜为仅允许白色光通过的滤光膜，并且该发光单元与发出红、绿、蓝光的三个发光单元组成矩形结构。
4.根据权利要求1所述的一种彩色显示灯珠，其特征是：所述发光单元的荧光粉层与滤光膜之间涂布有白色底色层。
5.根据权利要求1所述的一种彩色显示灯珠，其特征是：在三个发光单元的顶部设有一层透明的防护层。
6.根据权利要求1所述的一种彩色显示灯珠，其特征是：在每个发光单元上滤光膜的边沿区域均被遮光层遮盖，使得发光窗口的出光面积小于滤光膜的表面积，并且三个发光单元上发光窗口的出光面积大小相同，并且发光窗口呈圆形、椭圆形、三角形或矩形结构。
7.根据权利要求1所述的一种彩色显示灯珠的加工方法，其特征是：包括有以下步骤：
(1)固晶焊接，首先采用锡膏印刷机在一块基板的各个焊盘上均匀印刷锡膏；然后采用固晶机将各个LED芯片贴装在基板上，LED芯片采用蓝光倒装LED芯片，每个LED芯片底部的焊盘与基板上印刷有锡膏的焊盘一一对应；接着将贴装有LED芯片的基板放入回流炉的进料履带上，回流温度设置在240～260℃，回流时间设置为5～6min，以确保将各个LED芯片焊接在基板上；
(2)模封荧光粉层，首先制备荧光胶，将黄色荧光粉与透明环氧树脂按比例调配并混合均匀；然后采用液体注射成型设备将荧光胶模封在基板上表贴有LED芯片的一侧面；待模封完成后，取出基板，并将基板烘烤4～6小时，直至环氧树脂充分固化；
(3)激光切割间隙，采用激光设备在荧光粉层上以每颗LED芯片为单位切割间隙，在基板上对应分割出一个个矩形发光单元，切割间隙的深度小于荧光粉层的厚度，相邻三个发光单元构成一个像素单元，每个像素单元的投影面呈正方形；
(4)喷墨打印红、绿、蓝滤光膜，采用UV喷墨打印机在每个像素单元的三个发光单元上依次打印仅允许红、绿、蓝三色光通过的滤光膜；
(5)喷墨打印黑色遮光材料，采用UV喷墨打印机沿着切割间隙喷入高遮光黑色油墨，黑色油墨遮盖住每个发光单元边缘，以在每个发光单元周围形成一层遮光层，并在每个发光单元的顶部预留与其滤光膜相对应的发光窗口；
(6)切割成型，采用切割设备以每个像素单元为单位对基板进行切割，得到一颗颗彩色显示灯珠，最后测试分拣卷带包装即可。
8.根据权利要求7所述的一种彩色显示灯珠的加工方法，其特征是：在激光切割间隙之前，还在步骤(2)得到的产品上旋涂一层白色底色层；在操作时，首先将模封有荧光粉层的基板放入旋涂机，基板的模封面朝上布置，然后将高透光的白色油墨滴在模封面上，接着启动旋涂机，通过离心力作用使得白色油墨均匀涂布在荧光粉层的表面。
9.根据权利要求7所述的一种彩色显示灯珠的加工方法，其特征是：在单颗彩色显示灯珠切割成型之前，采用液体注射成型设备在步骤(5)得到的产品上模封一层环氧树脂保护膜。
10.根据权利要求7所述的一种彩色显示灯珠的加工方法，其特征是：所述荧光粉层中黄色荧光粉与透明环氧树脂的配比为（0.08～0.12）：2，荧光粉层的厚度为0.3～0.4mm；所述基板采用PCB线路板、BT线路板或陶瓷基板；所述LED芯片采用氮化镓型蓝宝石衬底蓝光芯片；所述滤光膜采用含有颜料颗粒的UV油墨，其中颜料颗粒的含量小于5%；所述遮光层采用含有黑色颜料的UV油墨，其中黑色颜料颗粒含量在6%-20%之间。
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