CN110246428A - 一种高密度透明led显示屏及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高密度透明LED显示屏及其制作方法，包括：由微米级金属网格组成的导线、电极以及具有驱动功能的LED阵列组；LED阵列组安装在电极上，LED阵列组中每个LED芯片引脚均与电极紧密连接，LED阵列组中的LED之间通过导线连接；LED芯片采用串联恒流驱动芯片；LED阵列组的LED之间采用串联方式连接，并采用双路数据输入作为冗余控制；LED阵列组的LED采用RGB三色灯串联的方式，部分LED采用串联供电的方式。本发明的技术方案解决了现有技术中提高显示屏的透明度与减小LED之间的距离困难，出现坏点的情况时，影响后续的LED正常工作的问题。本发明显示屏透明度更高，LED之间的间距更小，视觉效果更好；采用双信道冗余控制，可有效的避免单个LED坏损后，后续的LED不能正常工作的情况。

Description

一种高密度透明LED显示屏及其制作方法

技术领域

本发明涉及电子显示屏技术领域，具体而言，尤其涉及一种高密度透明 LED显示屏及其制作方法。

背景技术

现有的透明显示屏由于技术的限制，提高显示屏的透明度与减小LED之间的距离都很困难。虽然现有的LED可以采用串行数据控制方式，但是由于透明显示屏中的导线宽度受LED所需电流的限制，所以现在的透明显示屏的 LED间距不能再缩小。并且，采用串行的控制方式时，显示屏中出现坏点之后，后续的LED灯将不能正常工作。

发明内容

根据上述提出现有技术提高显示屏的透明度与减小LED之间的距离困难，出现坏点的情况时，影响后续的LED正常工作的技术问题，而提供一种高密度透明LED显示屏及其制作方法。本发明主要利用高密度金属网格的电极与LED引脚进行紧密的连接，低密度金属网格的导线连接在LED之间，使显示屏具有透明度更高，LED之间的间距更小，视觉效果更好等优点；同时，采用双信道冗余控制，可有效的避免单个LED坏损后，后续的LED不能正常工作的情况。

本发明采用的技术手段如下：

一种高密度透明LED显示屏，包括：由微米级金属网格组成的导线、由微米级金属网格组成的电极以及具有驱动功能的LED阵列组；所述LED阵列组安装在电极上，所述LED阵列组中每个LED芯片引脚均与电极紧密连接，所述LED阵列组中的LED之间通过所述导线连接；所述LED芯片采用串联恒流驱动芯片。

进一步地，所述导线和电极的金属网格密度不同，电极的金属网格密度高于导线的金属网格密度。

进一步地，所述LED阵列组的LED之间采用串联方式连接，并采用双路数据输入作为冗余控制。

进一步地，所述LED阵列组的LED采用RGB三色灯串联的方式。

进一步地，所述LED阵列组LED采用串联供电的连接方式。

本发明还提供了一种高密度透明LED显示屏的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：选用密度高的微米级金属网格构成电极固定在底层的透明底板上；

步骤2：选用密度低的微米级金属网格构成导线网络覆盖在构成电极的微米级金属网格之上；

步骤3：采用激光刻蚀的方法在上述构成导线网络的微米级金属网格上进行激光刻蚀工艺，将LED芯片之间所需的连线刻蚀出来，形成串联电路；

步骤4：将LED芯片连接在已刻蚀好的串联电路的电极上，形成高密度透明LED显示屏；

步骤5：最后在高密度透明LED显示屏上附上透明保护薄膜，构成完整的显示屏。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的高密度透明LED显示屏，通过利用高密度金属网格的电极与LED引脚进行紧密的连接，低密度金属网格的导线连接在LED之间，使显示屏具有透明度更高，LED之间的间距更小，视觉效果更好等优点。

2、本发明提供的高密度透明LED显示屏，采用双信道冗余控制，可有效的避免单个LED坏损后，后续的LED不能正常工作的情况。

基于上述理由本发明可在电子显示屏等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明显示屏的电极与导线覆盖连接示意图

图2为本发明显示屏的电极示意图。

图3为本发明显示屏的高透明度导线示意图。

图4为本发明显示屏的RGB三色灯串联控制框图。

图5为本发明实施例的RGB三色灯并联原理图。

图6为本发明显示屏的LED连接示意图。

图7为本发明双输入冗余数据流示意图。

图8为发明LED串联供电的显示屏示意图。

图9为发明A型LED的示意图。

图10为发明B型LED的示意图。

图11为本发明显示屏制作方法的流程图。

图中：1、导线；2、电极；3、导线与电极覆盖部分；4、B型封装LED 芯片；5、A型封装LED芯片；6、FPC连接器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

实施例1

本发明提供了一种高密度透明LED显示屏，包括：如图1所示，由微米级金属网格组成的导线、由微米级金属网格组成的电极以及具有驱动功能的 LED阵列组；所述LED阵列组安装在电极上，所述LED阵列组中每个LED 芯片引脚均与电极紧密连接，所述LED阵列组中的LED芯片之间通过所述导线连接；所述LED芯片采用串联恒流驱动芯片。如图2所示，电极的金属网格的密度比较高，即网格的间距比较小，网格的金属丝的占空比高提高了电极与LED芯片引脚接触的可靠性与导电性。如图3所示，构成导线的金属网格的密度比较低，而且微米级的金属丝非常细，超过了人眼分辨的范围，展现了透明的视觉效果。所以即满足了所需的导电性能，又提高了导线的透明度。导线和电极的金属网格密度不同，电极的金属网格密度高于导线的金属网格密度。

作为本发明优选的实施方式，本发明提供的高密度透明LED显示屏采用带有驱动功能的LED芯片，采用串联的连接方式，并采用双路数据输入作为冗余控制。其中，当串联中的某个LED芯片损坏时，不会影响数据继续传输，后面串联的LED还可以正常工作；如图4所示，本发明采用LED串联恒流驱动芯片，串行输入的控制信号被分成对应RGB分量的PWM信号用于控制驱动管的开断，实现LED灯的亮灭功能。当驱动管导通时，与之并联的 LED灯灭，电流从驱动管流过；当驱动管开路时，电流从并联的LED灯流过，即LED变亮。由于本发明LED阵列组的LED灯采用RGB三色灯串联的控制方式，供电电压相比并联的LED电路提高了3倍，整体的驱动电流仅为原来的1/3。如图4所示，为RGB三色灯串联的电路图，由于驱动单个 LED灯的电流I不变，所以流过三色灯的电流也是I，即为流过电源线的电流。由公式I＝U/R可知，导线的压降不变的情况下，即导线的电阻变成3R。导线的电阻公式R＝ρL/S，其中，ρ表示导电材质的电阻率，L表示导线的长度，S表示导线的等效横截面积；由公式S＝WH得出：R＝ρL/WH，相比并联电路，H不变，串联电路导线的宽度W1＝1/3W，所以导线的金属网格的宽度可以缩小到1/3W，每列LED之间的间距就可以缩小到并联电路导线的 1/3。如图5所示，对比RGB三色灯串联和RGB三色灯并联的效果，本实施例中还提供了RGB三色灯并联的电路图，流过三个灯的电流都是I，所以流过电源线的总电流是3I。对比可知，采用RGB三色灯串联的方式，提高电路的供电电压，降低经过导线的电流，进而可以缩小LED之间的距离，实现了更高密度的透明LED显示屏的功能。

本发明LED阵列组的LED恒流芯片采用部分串联供电的连接方式，如图6所示为每3个LED串联供电的连接图(仅以串联3个为例，根据需要可串联N个，供电电压为单个LED的N倍)，相比并联供电的连接方式，流过电源线的电流缩小为3倍，由公式I＝U/R可知，导线的压降不变的情况下，即导线的电阻变成3R。导线的电阻公式R＝ρL/S，其中，ρ表示导电材质的电阻率，L表示导线的长度，S表示导线的等效横截面积；由公式S＝WH得出：R＝ρL/WH，相比LED并联供电电路，H不变，LED串联供电电路导线的宽度W2＝1/3W，所以导线的金属网格的宽度可以缩小到1/3W，每列LED 之间的间距就可以缩小到并联供电电路导线的1/3，进而又缩小了LED之间的距离。

作为本发明优选的实施方式，本实施例中采用的是串联的带有驱动功能的LED芯片，本LED的串行输出数据作为下一个LED的串行输入数据。如图6所示，双信道输入DI与BI信号(其中BI是冗余数据输入信道)，DO 是串行数据输出信号，BO是串行冗余数据输出信号。其中，DI与BO直接相连。即本LED的BI输入数据是上一个LED的DI输入数据，LED芯片对输入的DI数据与BI输入数据进行比较，当检测出DI的输入数据与BI锁存的数据不一致时，判断出上一个的LED芯片可能损坏，本LED将使用DI和 BI中正确的数据进行驱动LED灯。

如图7所示，为N个LED灯的数据格式，由图7可知本LED的BI输入的数据是上一个LED的DI输入的数据，所以本LED的BI数据与上一个LED 的DI的数据相同。故本LED的BI信道需要采集上一个周期LED的串行输入的数据作为冗余比较数据。当LED的RGB每个分量需要8bits驱动信号时，每个LED需要采集24bits数据点亮LED灯。串行数据的第一个传输24bits的数据为DAT1，那么用于驱动串联LED阵列中的第N个LED的DI 输入数据为DATN，它的BI输入数据为DAT(N+1)，DO输出数据DAT (N-1)。即用于冗余控制的DI的数据为DATAN，而BI的信道需要采集上一个周期串行输入的数据DATN，通过比较上述的DI与BI数据进行冗余控制。当LED芯片内部的数据处理部分比较出DI与BI输入的数据一致时，用 DI的数据进行控制LED；当检测到DI的数据是0，BI的数据非0时，采用 BI的数据进行控制LED；当检测到BI的数据时0，DI的数据非0时，采用 DI的数据进行控制LED。每次串行的所有数据传输完毕之后，可以采用复位的方式归零。采用以上方法实现冗余控制功能。

如图8所示，为单层布线中3个LED芯片串联供电的透明LED显示屏的示意图，单层布线透明显示屏中，LED串联供电时，需要A、B两种封装形式，保证电路中的走线不产生交叉的情况。其中偶数列的LED芯片正向摆放，奇数列的LED芯片旋转180度摆放。如图9、10所示，其中DI是串行数据输入引脚，DO是串行数据输出引脚，VCC与GND为芯片电源引脚。

实施例2

如图11所示，(在实施例1的基础上，)本发明还提供了一种高密度透明LED显示屏的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：选用密度高的微米级金属网格构成电极固定在底层的透明底板上；

步骤2：选用密度低的微米级金属网格构成导线网络覆盖在构成电极的微米级金属网格之上；

步骤3：采用激光刻蚀的方法在上述构成导线网络的微米级金属网格上进行激光刻蚀工艺，将LED芯片之间所需的连线刻蚀出来，形成串联电路；

步骤4：将LED芯片连接在已刻蚀好的串联电路的电极上，形成高密度透明LED显示屏；

步骤5：最后在高密度透明LED显示屏上附上透明保护薄膜，构成完整的显示屏；透明保护薄膜为PET。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种高密度透明LED显示屏，其特征在于，包括：由微米级金属网格组成的导线、由微米级金属网格组成的电极以及具有驱动功能的LED阵列组；所述LED阵列组安装在电极上，所述LED阵列组中每个LED的芯片引脚均与电极紧密连接，所述LED阵列组中的LED芯片之间通过所述导线连接；所述LED的芯片采用串联恒流驱动芯片。

2.根据权利要求1所述的高密度透明LED显示屏，其特征在于，所述导线和电极的金属网格密度不同，电极的金属网格密度高于导线的金属网格密度。

3.根据权利要求1所述的高密度透明LED显示屏，其特征在于，所述LED阵列组的LED芯片之间采用串联方式连接，并采用双路数据输入作为冗余控制。

4.根据权利要求3所述的高密度透明LED显示屏，其特征在于，所述LED阵列组的LED采用RGB三色灯串联的方式。

5.根据权利要求3所述的高密度透明LED显示屏，其特征在于，所述LED阵列组的LED芯片采用串联供电的连接方式。

6.一种高密度透明LED显示屏的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选用密度高的微米级金属网格构成电极固定在底层的透明底板上；

步骤2：选用密度低的微米级金属网格构成导线网络覆盖在构成电极的微米级金属网格之上；

步骤3：采用激光刻蚀的方法在上述构成导线网络的微米级金属网格上进行激光刻蚀工艺，将LED芯片之间所需的连线刻蚀出来，形成串联电路；

步骤4：将LED芯片连接在已刻蚀好的串联电路的电极上，形成高密度透明LED显示屏；

步骤5：最后在高密度透明LED显示屏上附上透明保护薄膜，构成完整的显示屏。