CN111200048B - 一种基于玻璃基板的高密度小间距led显示单元结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构，该结构的玻璃载板组件包括玻璃载板、固定在玻璃载板背面的三基色LED发光芯片、背面的三基色列数据驱动线、三基色行驱动线；三基色LED发光芯片均采用反面出光类型的LED倒装结构发光芯片，且其出光面面向玻璃载板；驱动承载板组件包括驱动承载板,固定在驱动承载板上的三基色行驱动芯片、三基色列数据驱动芯片、行驱动焊盘、列数据驱动焊盘；三基色行驱动线的行引出焊盘、三基色列数据驱动线的列引出焊盘分别通过金属柱与对应的行驱动焊盘、列驱动焊盘连接。本发明能够实现精密无缝拼接基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元或模组，可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于高密度LED显示、半导体材料等技术领域，涉及一种基于新基板可实现大尺寸无缝拼接的高密度小间距LED显示单元结构的制造方法。
背景技术
目前高密度小间距LED显示产品，尤其是COB高密度LED显示是将LED小尺寸芯片直接与PCB板进行超高精密装配，LED发光芯片通过PCB板与背面的高集成化驱动元器件直接连接，整体灌封防护，解决超高密度元器件布局布线和高可靠性难题，由阵列模组、显示单元的高精密度组装实现LED超大屏幕拼接显示。
附图1为采用LED倒装结构发光芯片高密度COB封装显示阵列模组放大表面示意图，就该附图进行结构说明。其中A1为高密度COB封装显示阵列模组载板，P1为LED显示阵列模组的基本像素的红基色LED倒装结构发光芯片，P2为LED显示阵列模组的基本像素的绿基色LED倒装结构发光芯片，P3为LED显示阵列模组的基本像素的蓝基色LED倒装结构发光芯片，L1显示阵列模组红基色LED倒装结构发光芯片行驱动线，L2显示阵列模组绿基色LED倒装结构发光芯片行驱动线，L3显示阵列模组蓝基色LED倒装结构发光芯片行驱动线；V1为红基色LED显示列驱动线，V2为绿基色LED显示列驱动线，V3为蓝基色LED显示列驱动线；HL1为其中行驱动线L1的电路载板过孔，功能是将行驱动线L1引到高密度COB封装显示阵列模组载板A1的背面同显示驱动器件连接；HL2为其中行驱动线L2的电路载板过孔，功能是将行驱动线L2引到高密度COB封装显示阵列模组载板A1的背面同显示驱动器件连接；HL3为其中行驱动线L3的电路载板过孔，功能是将行驱动线L3引到高密度COB封装显示阵列模组载板A1的背面同显示驱动器件连接；HV1为红基色LED显示列驱动线V1的载板过孔，HV2为绿基色LED显示列驱动线V2的载板过孔，HV3为蓝基色LED显示列驱动线V3的载板过孔；可以看到各个基色的LED倒装结构发光芯片都有独立的两极连接电路，分别同相应的行向驱动线路和列向驱动线路连接，可以分别受控的进行显示。
附图2为采用LED倒装结构发光芯片高密度COB封装显示阵列模组结构透视示意图，在上述中说明了表面的器件分布情况，重点说明基板后面的结构情况。通过行驱动线L1的电路载板过孔HL1，行驱动线L2的电路载板过孔HL2，行驱动线L3的电路载板过孔HL3，对应基板后面的行驱动线LL1、LL2、LL3；LD1为红基色行驱动器件，LD2为绿基色行驱动器件，LD3为蓝基色行驱动器件；这样显示阵列模组载板上的行驱动线载板过孔将载板背面的行驱动器件和LED倒装结构发光芯片联通；同样，显示阵列模组载板上的列驱动线载板过孔将载板背面的列驱动器件和LED倒装结构发光芯片联通；在阵列模组的四周边缘未占用多余的位置，从而使该阵列模组具有无缝延展的性能。
随着技术的不断发展，高密度小间距LED显示产品对于基板的平滑度和刚度要求越来越高，目前完全满足需求的PCB基板良率在下降并无形增加了成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种平滑度高的基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构。
为了解决上述技术问题，本发明的基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构包括玻璃载板组件和驱动承载板组件；所述的玻璃载板组件包括玻璃载板，固定在玻璃载板背面的三基色LED发光芯片，制备在玻璃载板背面的三基色列数据驱动线、三基色行驱动线；三基色LED发光芯片均采用反面出光类型的LED倒装结构发光芯片，且其出光面面向玻璃载板；驱动承载板组件包括驱动承载板,固定在驱动承载板上的三基色行驱动芯片、三基色列数据驱动芯片、行驱动焊盘、列数据驱动焊盘；驱动承载板组件的正面面向玻璃载板的背面，三基色行驱动线的行引出焊盘分别通过金属柱与对应的行驱动焊盘连接；三基色列数据驱动线的列引出焊盘分别通过金属柱与对应的列驱动焊盘连接。
所述的三基色行驱动线的行引出焊盘和三基色列数据驱动线的列引出焊盘上固定设定高度的金属柱，通过这些金属柱分别与对应的行驱动焊盘或列驱动焊盘连接。
所述的驱动承载板采用印刷电路载板，三基色行驱动芯片和三基色列数据驱动芯片固定在印刷电路载板正面对应的固定焊盘上；三基色行驱动焊盘和列数据驱动焊盘制备在印刷电路载板的正面；各固定焊盘与对应的驱动焊盘之间通过引线连接。
所述的驱动承载板采用印刷电路载板，三基色行驱动芯片和三基色列数据驱动芯片固定在印刷电路载板背面的对应的固定焊盘上；三基色行驱动焊盘和列数据驱动焊盘制备在印刷电路载板的正面；各固定焊盘与对应的驱动焊盘之间通过穿过印刷电路载板上过孔的引线连接。
所述的驱动承载板采用玻璃驱动载板，三基色行驱动芯片和三基色列数据驱动芯片固定在玻璃驱动载板背面的对应的固定焊盘上；三基色行驱动焊盘和列数据驱动焊盘制备在玻璃驱动载板的正面；玻璃驱动载板与玻璃载板形状相同且尺寸略小于玻璃载板；各固定焊盘与对应的驱动焊盘之间通过玻璃驱动载板边缘的金属丝线连接。
驱动承载板采用玻璃驱动载板时，由于玻璃驱动载板与形状相同且尺寸略小于玻璃载板，因此不需要在玻璃驱动载板上打孔进行电路连接。
本发明采用新型半导体反面出光的LED倒装结构发光芯片固定在玻璃基板背面，将玻璃技术与高密度COB及半导体器件技术结合，玻璃基板间的配合或者是玻璃基板同电路板的配合，能够实现高密度LED显示模组的拼接，突破了高密度COB封装显示技术瓶颈，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。本发明优点在于：1)无需用复杂工艺在玻璃载板上打孔进行电路连接；2)不需要采用玻璃载板边缘金属蒸镀的方法，不会产生玻璃边缘的线路蒸镀可靠性问题。本发明能够实现精密无缝拼接基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元或模组，可靠性高。
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为采用LED倒装结构发光芯片的高密度COB封装显示阵列模组放大表面示意图。
图2为采用LED倒装结构发光芯片的高密度COB封装显示阵列模组结构透视示意图。
图3为本发明的实施例1结构示意图。
图4为玻璃载板组件的局部放大图。
图5为玻璃载板与驱动承载板位置对应示意图。
图6为本发明的实施例2结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，本发明的基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构包括玻璃载板组件和驱动承载板组件。
所述的玻璃载板组件包括玻璃载板A1，固定在玻璃载板A1背面的红基色LED发光芯片P1、绿基色LED发光芯片P2、蓝基色LED发光芯片P3，制备在玻璃载板A1背面的红基色列数据驱动线V1、绿基色列数据驱动线V2、蓝基色列数据驱动线V3、红基色行驱动线L1、绿基色行驱动线L2、蓝基色行驱动线L3；红基色行驱动线L1、绿基色行驱动线L2、蓝基色行驱动线L3的行引出焊盘上分别固定设定高度的金属柱PL1、PL2、PL3；红基色列数据驱动线V1、绿基色列数据驱动线V2、蓝基色列数据驱动线V3的列引出焊盘上分别固定设定高度的金属柱PV1、PV2、PV3。
LED倒装结构发光芯片有正面出光类型和反面出光类型。如图4所示，本发明中的红基色LED发光芯片P1、绿基色LED发光芯片P2、蓝基色LED发光芯片P3均采用反面出光类型的LED倒装结构发光芯片；以红基色LED发光芯片P1为例，载板焊盘G3制备于玻璃载板A1的背面上；红基色LED发光芯片P1的出光面G1面向玻璃载板A1，其电极G2与载板焊盘G3键合；行引出焊盘K1和列引出焊盘J1制备在玻璃载板A1上，且行引出焊盘K1上固定设定高度的金属柱PL1；列引出焊盘J1上固定设定高度的金属柱PV1；行引出焊盘K1通过红基色行驱动线L1及引线连接载板焊盘G3；列引出焊盘J1通过红基色列数据驱动线V1和引线连接载板焊盘G3。
如图3、5所示，所述的驱动承载板组件包括驱动承载板B1,红、绿、蓝行驱动芯片LD1、LD2、LD3，红、绿、蓝列数据驱动芯片VD1、VD2、VD3；驱动承载板B1的正面面向玻璃载板A1；驱动承载板B1上制备有用于安装固定红、绿、蓝行驱动芯片LD1、LD2、LD3和红、绿、蓝列数据驱动芯片VD1、VD2、VD3的固定焊盘以及红、绿、蓝行驱动焊盘(为了与玻璃载板上的引出焊盘区分开)和列数据驱动焊盘，且各固定焊盘通过引线分别连接对应的驱动焊盘连接；金属柱PL1、PL2、PL3和金属柱PV1、PV2、PV3分别与对应的红、绿、蓝行驱动焊盘和列数据驱动焊盘对位焊接；金属柱的截面面积及形状与对应驱动焊盘可以相同。
所述的驱动承载板B1可以采用印刷电路载板，红、绿、蓝行驱动芯片LD1、LD2、LD3，红、绿、蓝列数据驱动芯片VD1、VD2、VD3可以固定在印刷电路载板的正面或者背面的对应的固定焊盘上；当红、绿、蓝行驱动芯片LD1、LD2、LD3，红、绿、蓝列数据驱动芯片VD1、VD2、VD3固定在印刷电路载板的正面时，红、绿、蓝行驱动焊盘和列数据驱动焊盘也制备在印刷电路载板的正面，且各固定焊盘与对应的驱动焊盘之间通过引线连接；当红、绿、蓝行驱动芯片LD1、LD2、LD3，红、绿、蓝列数据驱动芯片VD1、VD2、VD3固定在印刷电路载板的背面时，红、绿、蓝行驱动焊盘和列数据驱动焊盘制备在印刷电路载板的正面，且各引线由印刷电路载板上的相应过孔穿过连接对应的驱动焊盘和固定焊盘。
所述的驱动承载板B1还可以采用玻璃驱动载板，红、绿、蓝行驱动芯片LD1、LD2、LD3，红、绿、蓝列数据驱动芯片VD1、VD2、VD3可以固定在玻璃驱动载板的正面或者背面；当红、绿、蓝行驱动芯片LD1、LD2、LD3，红、绿、蓝列数据驱动芯片VD1、VD2、VD3固定在玻璃驱动载板的正面时，红、绿、蓝行驱动焊盘和列数据驱动焊盘也制备在玻璃驱动载板的正面，且各固定焊盘与对应的驱动焊盘之间通过引线连接；当红、绿、蓝行驱动芯片LD1、LD2、LD3，红、绿、蓝列数据驱动芯片VD1、VD2、VD3固定在玻璃驱动载板的背面时，玻璃驱动载板与玻璃载板A1形状相同且尺寸略小于玻璃载板A1；红、绿、蓝行驱动焊盘和列数据驱动焊盘制备在玻璃驱动载板的正面，各固定焊盘与对应的驱动焊盘之间通过玻璃驱动载板边缘的金属丝线连接。
金属柱还可以制作在印刷电路载板的驱动焊盘上。
金属柱还可以制作在玻璃驱动载板的驱动焊盘上。
实施例一
本实施例中驱动承载板采用印刷电路载板。如图3所示。图中上半部分为玻璃载板组件，下半部分为驱动承载板组件；图中A1为玻璃载板，P1、P2、P3分别为红基色LED发光芯片、绿基色LED发光芯片和蓝基色LED发光芯片(玻璃载板A1背面虚线部分)，LED发光芯片的发光面面向玻璃载板A1；V1、V2、V3为红基色、绿基色、蓝基色列数据驱动线，L1为红基色行驱动线，L2为绿基色行驱动线，L3为蓝基色行驱动线，PL1、PL2、PL3是显示阵列模组的行驱动线组引出焊盘上固定的规定高度的金属柱，PV1、PV2、PV3是显示阵列模组列驱动线组引出焊盘上固定的规定高度的金属柱，这些金属柱的分布和数量同设计布局相关；B1为驱动承载板，LD1、LD2、LD3为显示阵列模组的红、绿、蓝行驱动芯片，VD1、VD2、VD3为红基色、绿基色、蓝基色列数据驱动芯片；金属柱PL1、PL2、PL3同驱动承载板B1上的相应驱动焊盘位置精确对应；金属柱PV1、PV2、PV3同驱动承载板B1的相应驱动焊盘位置精确对应；驱动焊盘的分布和数量同玻璃载板A1上的金属柱完全对应；玻璃载板A1和驱动承载板B1平行对准进行键合。
本实施例的制作步骤：1)在玻璃载板上沉积载板焊盘；2)同时在该玻璃载板上生成行引出焊盘K1、列引出焊盘J1、引线及行驱动线和列数据驱动线；3)设计制作同玻璃载板尺寸匹配的印刷电路载板；4)在印刷电路载板生成与玻璃载板引出焊盘位置对应的驱动焊盘、引线及过孔；5)在玻璃载板上载板焊盘上进行LED发光芯片的固晶；6)在玻璃载板的引出焊盘或印刷电路载板的驱动焊盘上固定规定高度的金属柱；7)在印刷电路载板的固定焊盘上进行行驱动芯片和列驱动芯片的焊接；8)将玻璃载板同印刷电路载板平行对位，金属柱与引出焊盘或驱动焊盘位置进行截面对准；10)金属柱与引出焊盘或驱动焊盘慢慢靠近，接触后进行对位融焊，完成连接；11)形成基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构。
实施例二
本实施例中驱动承载板采用玻璃驱动载板。如图6所示，图中上半部分为以玻璃载板为主体的组件，下半部分为玻璃驱动载板为主体的组件；图中A1为玻璃载板，P1、P2、P3分别为红基色LED发光芯片、绿基色LED发光芯片和蓝基色LED发光芯片(图6玻璃载板A1背面虚线部分)，LED发光芯片的发光面面向玻璃载板A1；V1、V2、V3为红基色、绿基色、蓝基色列数据驱动线，L1为红基色行驱动线，L2为绿基色行驱动线，L3为蓝基色行驱动线，PL1、PL2、PL3是显示阵列模组的行驱动线组引出焊盘上固定的规定高度的金属柱，PV1、PV2、PV3是显示阵列模组列驱动线组引出焊盘上固定的规定高度的金属柱，这些金属柱的分布和数量同设计布局相关；B1为玻璃承载，可以比玻璃载板A1周边小一些尺寸(有利于在显示模组拼接时，玻璃载板A1无缝拼接时，玻璃驱动载板B1边缘引出的金属丝线不会被磕碰)；LD1、LD2、LD3为红、绿、蓝行驱动芯片(位于玻璃驱动载板B1背面)，VD1、VD2、VD3为显示阵列模组的红、绿、蓝列数据驱动芯片(位于玻璃驱动载板B1背面)，金属柱PL1、PL2、PL3同玻璃驱动载板B1上的相应驱动焊盘位置精确对应；金属柱PV1、PV2、PV3同玻璃驱动载板B1上的驱动焊盘位置精确对应；驱动焊盘的分布和数量同玻璃载板A1上的金属柱完全对应；BL1、BL2、BL3分别为玻璃驱动载板边缘的行驱动金属丝线；同样BV1、BV2、BV3分别为玻璃驱动载板边缘的列驱动金属丝线；玻璃载板A1和玻璃驱动载板B1平行对准进行键合。
本实施例的制作步骤：1)在玻璃载板上沉积载板焊盘；2)同时在该玻璃载板上生成行引出焊盘K1、列引出焊盘J1、引线及行驱动线和列数据驱动线；3)设计制作比上述玻璃载板尺寸略小的玻璃驱动载板；4)生成与玻璃载板引出焊盘位置对应的驱动焊盘、金属丝线；5)在玻璃载板上载板焊盘上进行LED发光芯片的固晶；6)在玻璃载板背面的引出焊盘或玻璃驱动载板正面的驱动焊盘上固定设计规定高度的金属柱；7)在玻璃驱动载板背面的固定焊盘上进行行驱动芯片和列驱动芯片的焊接；玻璃驱动载板正面固定焊盘上和背面间用金属丝线键合的方法连接，金属丝线紧紧贴合在玻璃驱动载板四周的边沿上；8)将玻璃载板同玻璃承接板平行对位，金属柱与驱动焊盘位置进行截面对准；10)金属柱和驱动焊盘慢慢靠近，接触后进行对位融焊，完成连接；11)形成基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构。
Claims (4)
1.一种基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构，其特征在于包括玻璃载板组件和驱动承载板组件；所述的玻璃载板组件包括玻璃载板，固定在玻璃载板背面的三基色LED发光芯片，制备在玻璃载板背面的三基色列数据驱动线、三基色行驱动线；三基色LED发光芯片均采用反面出光类型的LED倒装结构发光芯片，且其出光面面向玻璃载板；多个载板焊盘制备于玻璃载板的背面上；其电极与对应载板焊盘键合；各载板焊盘通过行驱动线及引线连接对应行引出焊盘，通过列数据驱动线和引线连接对应列引出焊盘；驱动承载板组件包括驱动承载板,固定在驱动承载板上的三基色行驱动芯片、三基色列数据驱动芯片、行驱动焊盘、列数据驱动焊盘；驱动承载板组件的正面面向玻璃载板的背面，行引出焊盘分别通过金属柱与对应的行驱动焊盘连接；列引出焊盘分别通过金属柱与对应的列驱动焊盘连接；所述的驱动承载板采用玻璃驱动载板，三基色行驱动芯片和三基色列数据驱动芯片固定在玻璃驱动载板背面的对应的固定焊盘上；三基色行驱动焊盘和列数据驱动焊盘制备在玻璃驱动载板的正面；玻璃驱动载板与玻璃载板形状相同且尺寸略小于玻璃载板；各固定焊盘与对应的驱动焊盘之间通过玻璃驱动载板边缘的金属丝线连接。
2.根据权利要求1所述的基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构，其特征在于所述的三基色行驱动线的行引出焊盘和三基色列数据驱动线的列引出焊盘上固定设定高度的金属柱，通过这些金属柱分别与对应的行驱动焊盘或列驱动焊盘连接。
3.根据权利要求1所述的基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构，其特征在于所述的驱动承载板采用印刷电路载板，三基色行驱动芯片和三基色列数据驱动芯片固定在印刷电路载板正面对应的固定焊盘上；三基色行驱动焊盘和列数据驱动焊盘制备在印刷电路载板的正面；各固定焊盘与对应的驱动焊盘之间通过引线连接。
4.根据权利要求1所述的基于玻璃基板的高密度小间距LED显示单元结构，其特征在于所述的驱动承载板采用印刷电路载板，三基色行驱动芯片和三基色列数据驱动芯片固定在印刷电路载板背面的对应的固定焊盘上；三基色行驱动焊盘和列数据驱动焊盘制备在印刷电路载板的正面；各固定焊盘与对应的驱动焊盘之间通过穿过印刷电路载板上过孔的引线连接。
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