CN110599946B - 基于tft玻璃基板的高密度led显示箱体及显示屏 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，该箱体中像素单元设置在TFT基板的前表面，并且像素单元的电极与TFT驱动电路连接；封装结构为封装胶层，封装在TFT基板的前表面并覆盖像素单元。本发明在显示箱体内，相邻显示单元的边缘利用高低差台阶通过导电异向胶水进行粘接；在相邻显示箱体间，相邻显示单元采用侧面蚀刻线路或者通孔内添加导电胶方式将基板表面电路引至基板背面，利用驱动板控制显示像素发光，像素间距可做到0.5mm以下，最小可做到0.12，甚至更小，并且TFT具有成本优势，会大大缩减成本，同时可以提高显示效果。

Description

基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体及显示屏
技术领域
本发明属于LED显示屏技术领域，涉及一种基于TFT基板的混合式高密度LED显示箱体及显示屏。
背景技术
传统的TFT-LCD显示技术目前量产的最高为G11世代线，受到半导体，真空工艺的制约，投资成本高，技术门槛高，已难以向更高世代发展。同时考虑切割效率以及成本等因素，目前量产的显示屏最大尺寸为110寸。
Micro-LED是一种新型显示技术，也属于固态自主发光显示屏，结构相比OLED更加简单，微米级的像素间距，每一个像素点都能单独控制和驱动，让它的分辨率、亮度、对比度、功耗等性能参数都相当优秀，完全可以与OLED相媲美。同时Micro-LED采用无机发光材料，寿命和稳定性相比OLED更加具有优势，不容易发生亮度衰减烧屏老化等问题。
目前LED封装技术发展迅速，伴随倒装工艺的逐渐成熟，目前LED显示屏使用50um～10um芯片，点间距在P0.1～P0.5,定义为Micro-LED，使用50um～200um，点间距P0.5～P1.0定义为Mini LED，基于COB封装的小间距LED显示屏有天然的技术优势。但受制于单元板线宽线距影响，目前倒装LED显示像素间距最小能做到0.5mm。所以采用目前的载板很难实现Micro-LED在LED显示屏中的应用。
采用TFT-LCD显示控制技术，重新设计发光面焊盘，包括材质，尺寸等技术参数，然后利用LED封装技术进行封装，可以实现LED在其中的应用，但由于其常规设计为驱动电路与发光在统一平面，会导致无法实现LED的拼接。而LED显示屏的主要技术特点是可以实现无缝拼接，所以本发明提供一种方式可以实现利用TFT-LCD显示控制技术与LED封装结合，并且可以实现有效的拼接。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，该显示箱体利用TFT-LCD显示控制技术实现与LED封装技术结合，可以实现显示箱体内的无缝拼接及箱体间的拼接，并且能够保证拼接可靠。
为了解决上述技术问题，本发明的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体由多个LED显示单元拼接而成；LED显示单元包括像素单元，封装结构；其特征在于还包括包含TFT驱动电路的TFT基板；所述的像素单元设置在TFT基板的前表面，并且像素单元的电极与TFT驱动电路连接；封装结构为封装胶层，封装在TFT基板的前表面并覆盖像素单元；在一个LED显示箱体内，TFT基板的边缘分为两类，一类边缘与本显示箱体内的TFT基板相邻，二类边缘与其他LED显示箱体内的TFT基板相邻；相邻两个一类边缘拼接处，其中一个一类边缘分布多个一类低台阶；对应的，另一个一类边缘分布多个一类高台阶；其中采用导体材料的一类低台阶和一类高台阶之间通过导电胶水粘接，用以连接固定相邻两个TFT基板及其正电极、负电极、行驱动数据线和列驱动数据线；采用非导体材料的一类低台阶和一类高台阶采用绝缘胶水粘接，用以连接固定相邻两个TFT基板；相邻两个二类边缘拼接处，其中一个二类边缘分布多个二类低台阶；对应的，另一个二类边缘分布多个二类高台阶；位置对应的二类低台阶与二类高台阶之间通过绝缘胶粘接；TFT基板正面的正电极、负电极、行驱动数据线和列驱动数据线通过导电胶与LED显示箱体背面的排线连接；排线与固定在LED显示箱体背面的驱动板连接。
采用导体材料的一类低台阶和一类高台阶之间通过导电异向胶水粘接或者selfassembly paste(自聚型)锡膏焊接。
所述的二类边缘排列多个通孔，通孔内填充导电胶；将TFT基板正面的正电极、负电极、行驱动数据线和列驱动数据线通过导电胶与LED显示箱体背面的排线连接。
所述填充导电胶的通孔位于二类低台阶和二类高台阶处。
所述填充导电胶的通孔还可以位于两个二类低台阶之间或者两个二类高台阶之间的位置。
所述的TFT基板正面的正电极、负电极、行驱动数据线和列驱动数据线与LED显示箱体背面的排线之间通过制备在二类边缘侧面的导体材料连接。
本发明还提供了一种采用上述显示箱体拼接的显示屏，各显示箱体驱动板之间通过网线连接。
所述的像素单元包括红色芯片、绿色芯片、蓝色芯片；红色芯片采用反电极垂直结构芯片，其正极通过导电银胶粘接在红正极焊盘上；绿色芯片和蓝色芯片采用正装芯片，采用绝缘胶粘接在平坦绝缘层上，绿色芯片的正极连接绿正极焊盘，蓝色芯片的正极连接蓝正极焊盘，红色芯片、绿色芯片和蓝色芯片的负极连接公共阴极焊盘；公共阴极焊盘连接TFT驱动电路的负电极，红正极焊盘、绿正极焊盘和蓝正极焊盘分别连接行扫描开关管线，同时通过第二TFT驱动管、第一TFT开关管连接TFT驱动电路的存储电容和列驱动数据线。
所述的公共阴极焊盘、红正极焊盘、绿正极焊盘和蓝正极焊盘均为镀制在TFT基板上的铜焊盘或镍焊盘。
所述的像素单元包括红色芯片、绿色芯片、蓝色芯片；红色芯片、绿色芯片和蓝色芯片均采用倒装芯片；三个阳极焊盘和三个阴极焊盘制备于TFT基板上，透明平坦绝缘层覆盖在TFT基板上并分别在阳极焊盘和阴极焊盘正上方区域开阳极窗口和阴极窗口；红色芯片、绿色芯片和蓝色芯片的正极通过导电银胶粘接对应阳极焊盘，三个发光芯片负极通过导电银胶粘接对应阴极焊盘；三个阳极焊盘通过连接TFT行扫描开关管线，同时通过第二TFT驱动管、第一TFT开关管连接TFT驱动电路的存储电容和列驱动数据线；三个阴极焊盘连接TFT驱动电路的负电极。
所述的三个阳极焊盘和三个阴极焊盘均为镀制在TFT基板上的铜焊盘或镍焊盘。
由于传统LED显示屏都是使用PCB线路板，PCB线路板可以通过沉孔、过孔等方式将显示驱动设计在线路板背面，这种设计无论是箱内拼接及箱体间拼接都没有影响。由于TFT显示驱动电路通常都设置在显示区域一侧，这与基于TFT的玻璃基板工艺不利于将显示驱动电路引至背面，并且TFT显示驱动电路通常应用领域在电视、电脑等微显示，拼接难免出现缝隙影响显示效果。本发明采用TFT基板代替PCB电路板，在显示箱体内，相邻显示单元的边缘利用高低差台阶通过导电异向胶水进行粘接；在相邻显示箱体间，相邻相邻显示单元采用侧面蚀刻线路的方式或者通孔内添加导电胶方式将基板表面电路引至基板背面，利用驱动板控制显示像素发光。显示箱体之间利用背面驱动连接方式实现显示箱体间的连接，从而实现LED显示屏拼接；显示箱体像素间距可做到0.5mm以下，最小可做到0.12，甚至更小，并且TFT具有成本优势，会大大缩减成本，同时可以提高显示效果。
本发明突破了目前高亮度、高分辨率、高对比度，低能耗的大尺寸显示屏领域的瓶颈，在视频会议、指挥中心、高端商务、医疗诊断、学校及教育机构等，有着巨大市场需求和广阔的发展前景。
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为本发明的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体正面封装示意图。
图2为LED显示单元的剖面图。
图3为图1的显示单元拼接处局部放大图。
图4为图3的I部(一类边缘拼接处)局部放大图。
图5为位于LED显示箱体边缘的TFT基板正面示意图。
图6a为相邻二类边缘拼接处局部放大图，图6b为二类边缘第一种结构局部剖视图，图6c为二类边缘第二种结构局部放大图。
图7为LED显示箱体局部放大图。
图8为显示箱体背部驱动板连接示意图。
图9为实例1像素单元与TFT基板俯视图。
图10是实例2的像素单元(去掉红、绿、蓝三色芯片)与TFT基板俯视图。
图11是实例2的像素单元与TFT基板俯视图。
图中1.TFT基板，11.负电极，12.正电极，13.第一TFT开关管，14.第二TFT驱动管，15.存储电容，16.连接线，17.连接线，18.行扫描开关管线，19.列驱动数据线，2.像素单元，21.红色芯片，22.绿色芯片，23.蓝色芯片，3.封装结构，41.公共阴极焊盘，42.绿正极焊盘，43.蓝正极焊盘，44.红正极焊盘，45.平坦绝缘层，51.阳极焊盘，52.阳极窗口，521.发光芯片正电极，53.阴极焊盘，54.阴极窗口，541.发光芯片负电极。
101.一类低台阶，102.一类高台阶，103.胶水，111.二类低台阶，112.二类高台阶，113.绝缘胶，114.前导电焊盘，115.导电胶，116.后导电焊盘，121.排线，122.驱动板，131.网线。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，由多个LED显示单元拼接而成；LED显示单元包括像素单元2，封装结构3和包含TFT驱动电路的TFT基板1；所述的像素单元2设置在TFT基板1的前表面，并且像素单元2的电极与TFT驱动电路连接；封装结构3为封装胶层，封装在TFT基板1的前表面并覆盖像素单元2；在一个LED显示箱体内，TFT基板1的边缘分为两类，一类边缘与本显示箱体内的TFT基板相邻，二类边缘与其他LED显示箱体内的TFT基板相邻；相邻两个一类边缘拼接处，其中一个一类边缘分布多个一类低台阶101；对应的，另一个一类边缘分布多个一类高台阶102；其中采用导体材料的一类低台阶101和一类高台阶102之间通过导电胶水粘接，用以连接固定相邻两个TFT基板1及其正电极12、负电极11、行驱动数据线和列驱动数据线；采用非导体材料的一类低台阶101和一类高台阶102采用绝缘胶水粘接，用以连接固定相邻两个TFT基板1；如图、图6a、图6b、图6c、图7所示，相邻两个二类边缘拼接处，其中一个二类边缘分布多个二类低台阶111；对应的，另一个二类边缘分布多个二类高台阶112；位置对应的二类低台阶111与二类高台阶112之间通过绝缘胶113粘接；TFT基板1正面的正电极12、负电极11、行驱动数据线和列驱动数据线通过导电胶115与LED显示箱体背面的排线121连接；排线121与固定在LED显示箱体背面的驱动板122连接。
采用导体材料的一类低台阶101和一类高台阶102之间通过导电异向胶水粘接或者自聚型锡膏焊接。
所述的二类边缘排列多个通孔，通孔内填充导电胶115；将TFT基板1正面的正电极12、负电极11、行驱动数据线和列驱动数据线通过导电胶115与LED显示箱体背面的排线121连接。
填充导电胶115的通孔位于二类低台阶111和二类高台阶112处。
填充导电胶115的通孔也可以位于两个二类低台阶111之间或者两个二类高台阶112之间的位置。
所述的TFT基板1正面的正电极12、负电极11、行驱动数据线和列驱动数据线与LED显示箱体背面的排线121之间通过制备在二类边缘侧面的导体材料连接。
如图9所示，所述的像素单元2包括红色芯片21、绿色芯片22、蓝色芯片23；红色芯片21采用反电极垂直结构芯片，其正极通过导电银胶粘接在红正极焊盘44上；绿色芯片22和蓝色芯片23采用正装芯片，采用绝缘胶粘接在平坦绝缘层45上，绿色芯片22的正极连接绿正极焊盘42，蓝色芯片23的正极连接蓝正极焊盘43，红色芯片21、绿色芯片22和蓝色芯片23的负极连接公共阴极焊盘41；公共阴极焊盘41连接TFT驱动电路的负电极11，红正极焊盘44、绿正极焊盘42和蓝正极焊盘43分别连接行扫描开关管线18，同时通过第二TFT驱动管14、第一TFT开关管13连接TFT驱动电路的存储电容15和列驱动数据线19；所述的公共阴极焊盘41、红正极焊盘44、绿正极焊盘42和蓝正极焊盘43均为镀制在TFT基板上的铜焊盘或镍焊盘。
如图10、图11所示，像素单元还可以采用下述结构形式。
所述的像素单元2包括红色芯片21、绿色芯片22、蓝色芯片23；红色芯片21、绿色芯片22和蓝色芯片23均采用倒装芯片；三个阳极焊盘51和三个阴极焊盘53制备于TFT基板上，透明平坦绝缘层覆盖在TFT基板上并分别在阳极焊盘51和阴极焊盘53正上方区域开阳极窗口52和阴极窗口54；红色芯片21、绿色芯片22和蓝色芯片23的正极521通过导电银胶粘接对应阳极焊盘51，三个发光芯片负极541通过导电银胶粘接对应阴极焊盘53；三个阳极焊盘51通过连接TFT行扫描开关管线18，同时通过第二TFT驱动管14、第一TFT开关管13连接TFT驱动电路的存储电容15和列驱动数据线19；三个阴极焊盘53连接TFT驱动电路的负电极11；所述的三个阳极焊盘51和三个阴极焊盘53均为镀制在TFT基板1上的铜焊盘或镍焊盘。
如图8所示，各显示箱体驱动板之间通过网线131连接。

Claims (9)

1.一种基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，由多个LED显示单元拼接而成；LED显示单元包括像素单元(2)，封装结构(3)；其特征在于还包括包含TFT驱动电路的TFT基板(1)；所述的像素单元(2)设置在TFT基板(1)的前表面，并且像素单元(2)的电极与TFT驱动电路连接；封装结构(3)为封装胶层，封装在TFT基板(1)的前表面并覆盖像素单元(2)；在一个LED显示箱体内，TFT基板(1)的边缘分为两类，一类边缘与本显示箱体内的TFT基板相邻，二类边缘与其他LED显示箱体内的TFT基板相邻；相邻两个一类边缘拼接处，其中一个一类边缘分布多个一类低台阶(101)；对应的，另一个一类边缘分布多个一类高台阶(102)；其中采用导体材料的一类低台阶(101)和一类高台阶(102)之间通过导电胶水粘接，导电胶水粘接在导体材料一类低台阶(101)和一类高台阶(102)的高低错位位置，用以连接固定相邻两个TFT基板(1)及其正电极(12)、负电极(11)、行驱动数据线和列驱动数据线；采用非导体材料的一类低台阶(101)和一类高台阶(102)采用绝缘胶水粘接,绝缘胶水粘接在非导体材料一类低台阶(101)和一类高台阶(102)的高低错位位置，用以连接固定相邻两个TFT基板(1)；相邻两个二类边缘拼接处，其中一个二类边缘分布多个二类低台阶(111)；对应的，另一个二类边缘分布多个二类高台阶(112)；位置对应的二类低台阶(111)与二类高台阶(112)之间通过绝缘胶(113)粘接，绝缘胶(113)粘接在二类低台阶(111)与二类高台阶(112)的高低错位位置；TFT基板(1)正面的正电极(12)、负电极(11)、行驱动数据线和列驱动数据线通过导电胶(115)与LED显示箱体背面的排线(121)连接；排线(121)与固定在LED显示箱体背面的驱动板(122)连接。
2.根据权利要求1所述的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，其特征在于采用导体材料的一类低台阶(101)和一类高台阶(102)之间通过导电异向胶水粘接或者自聚型锡膏焊接。
3.根据权利要求1所述的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，其特征在于所述的二类边缘排列多个通孔，通孔内填充导电胶(115)；将TFT基板(1)正面的正电极(12)、负电极(11)、行驱动数据线和列驱动数据线通过导电胶(115)与LED显示箱体背面的排线(121)连接。
4.根据权利要求3所述的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，其特征在于填充导电胶(115)的通孔位于二类低台阶(111)和二类高台阶(112)处。
5.根据权利要求3所述的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，其特征在于填充导电胶(115)的通孔位于两个二类低台阶(111)之间或者两个二类高台阶(112)之间的位置。
6.根据权利要求1所述的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，其特征在于所述的TFT基板(1)正面的正电极(12)、负电极(11)、行驱动数据线和列驱动数据线与LED显示箱体背面的排线(121)之间通过制备在二类边缘侧面的导体材料连接。
7.根据权利要求1所述的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，其特征在于所述的像素单元(2)包括红色芯片(21)、绿色芯片(22)、蓝色芯片(23)；红色芯片(21)采用反电极垂直结构芯片，其正极通过导电银胶粘接在红正极焊盘(44)上；绿色芯片(22)和蓝色芯片(23)采用正装芯片，采用绝缘胶粘接在平坦绝缘层(45)上，绿色芯片(22)的正极连接绿正极焊盘(42)，蓝色芯片(23)的正极连接蓝正极焊盘(43)，红色芯片(21)、绿色芯片(22)和蓝色芯片(23)的负极连接公共阴极焊盘(41)；公共阴极焊盘(41)连接TFT驱动电路的负电极(11)，红正极焊盘(44)、绿正极焊盘(42)和蓝正极焊盘(43)分别连接行扫描开关管线(18)，同时通过第二TFT驱动管(14)、第一TFT开关管(13)连接TFT驱动电路的存储电容(15)和列驱动数据线(19)；所述的公共阴极焊盘(41)、红正极焊盘(44)、绿正极焊盘(42)和蓝正极焊盘(43)均为镀制在TFT基板上的铜焊盘或镍焊盘。
8.根据权利要求1所述的基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体，其特征在于所述的像素单元(2)包括红色芯片(21)、绿色芯片(22)、蓝色芯片(23)；红色芯片(21)、绿色芯片(22)和蓝色芯片(23)均采用倒装芯片；三个阳极焊盘(51)和三个阴极焊盘(53)制备于TFT基板上，透明平坦绝缘层覆盖在TFT基板上并分别在阳极焊盘(51)和阴极焊盘(53)正上方区域开阳极窗口(52)和阴极窗口(54)；红色芯片(21)、绿色芯片(22)和蓝色芯片(23)的正极(521)通过导电银胶粘接对应阳极焊盘(51)，三个发光芯片负极(541)通过导电银胶粘接对应阴极焊盘(53)；三个阳极焊盘(51)通过连接TFT行扫描开关管线(18)，同时通过第二TFT驱动管(14)、第一TFT开关管(13)连接TFT驱动电路的存储电容(15)和列驱动数据线(19)；三个阴极焊盘(53)连接TFT驱动电路的负电极(11)；所述的三个阳极焊盘(51)和三个阴极焊盘(53)均为镀制在TFT基板(1)上的铜焊盘或镍焊盘。
9.一种采用如权利要求1所述基于TFT玻璃基板的高密度LED显示箱体拼接的显示屏，其特征在于各显示箱体驱动板之间通过网线(131)连接。
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