CN115249440B - 光电玻璃显示屏及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电玻璃显示屏，包括玻璃基板，其上依次形成种子层和铜膜层，在铜膜层上印刷电路，在该电路上焊接多个发光显示单元，形成发光阵列；每个发光显示单元包括驱动芯片和一组裸晶芯片，每组裸晶芯片包括红、绿、蓝三种裸晶发光芯片，呈品字型或者一字型排列；也可以只含单一种颜色裸晶发光芯片；一个驱动芯片连接一组或者多组裸晶芯片；每个发光显示单元上覆盖一层半圆形胶体，覆盖胶体后的每个裸晶发光芯片的发光角度大于等于160°。本发明通过在玻璃基板上印刷电路，将裸晶直接焊接在电路上，提高了整个显示屏的通透率。

Description

光电玻璃显示屏及工艺

技术领域

本发明涉及玻璃幕墙显示屏，尤其涉及一种光电玻璃显示屏及工艺。

背景技术

目前市场楼宇轻量化，高层楼宇主要以玻璃幕墙为主，常规的户外大屏幕已经无法适应轻量化的玻璃幕墙，在这一实际情况下，催生了透明屏产品的诞生。常规的透明屏分为正发光、侧发光和光电玻璃。主要的工作原理都是市将发光灯珠、驱动IC、接插牛角座等独立器件贴装在PCB板上，通过外接电源来驱动发光。PCB板材料都是常规的FR4，为不透明的玻纤板。

正发光和侧发光的透明屏经济实惠，便于生产安装，技术成熟，但是通透光率底，一颗颗灯珠正面焊接或侧焊在细条电路板上，犹如玻璃内侧安装了百叶窗帘，遮挡了视线，降低了大屏的通透率。

目前光电玻璃产品是将封装好的独立灯珠，驱动IC通过ITO(在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，利用溅射、蒸发等多种方法镀上一层氧化铟锡)的方式焊接在玻璃板上，通过控制电路来驱动发光。但是缺点也很明显，灯珠颗粒大，由于采用ITO电路，ITO本身阻抗大，容易发热，电流衰减严重，导致光电玻璃上设计的灯珠间距必须比较大，不然电路会过热。因此目前的光电玻璃显示屏像素粗，清晰度低。一般灯珠之间间距在8到10毫米以上。近距离看，不能显示高清的图像，只能做一些视觉效果。

以上常用的技术与产品都没能进行大规模的市场推广，急需一种透明度高，但是图像又要高清，稳定性高的产品来迅速补齐市场需求。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种可大大提高通透率且发光均匀的光电玻璃显示屏及工艺。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种光电玻璃显示屏，包括玻璃基板，其上依次形成种子层和铜膜层，在铜膜层上印刷电路，在该电路上焊接多个发光显示单元，形成发光阵列；

每个发光显示单元包括驱动芯片和一组裸晶芯片，每组裸晶芯片包括红、绿、蓝任意一种、两种或者三种裸晶发光芯片，呈品字型或者一字型排列；一个驱动芯片连接一组或者多组裸晶芯片；

每个发光显示单元上覆盖一层半圆形胶体，覆盖胶体后的每个裸晶发光芯片的发光角度大于等于160°。

接上述技术方案，裸晶芯片与裸晶通过拉线焊接在定制化的焊盘上。

接上述技术方案，相邻发光显示单元的间距小于等于5mm。

接上述技术方案，种子层为铜膜纳米薄层。

接上述技术方案，表面胶水采用改性环氧树脂和石墨扩散粉混合胶体。

接上述技术方案，胶体工艺采用单点压模工艺，胶体形成水滴型光滑透镜。

本发明还提供一种光电玻璃显示屏的制作工艺，包括以下步骤：

S1、在玻璃基板上依次形成种子层和铜膜层；

S2、在铜膜层上印刷电路；

S3、在该电路上焊接多个发光显示单元，形成发光阵列；每个发光显示单元包括驱动芯片和一组裸晶芯片，每组裸晶芯片包括红、绿、蓝任意一种、两种或者三种裸晶发光芯片，呈品字型或者一字型排列；一个驱动芯片连接一组或者多组裸晶芯片；

S4、在每个发光显示单元上覆盖一层半圆形胶体，覆盖胶体后的每个裸晶发光芯片的发光角度大于等于160°；

S5、切割，形成成品并进行测试，合格后包装。

接上述技术方案，其中步骤S2具体为：电路中铜箔线条宽为50～200um左右。具体宽度，依据点间距，亮度等要求，根据总结的算法而得，既满足电流需要，又获得最大限度的通透度。

接上述技术方案，其中步骤S3具体为：用真空吸取的吸嘴吸取裸晶发光芯片放置在相应位置上，将玻璃基板过12温区氮气回流焊，将裸晶发光芯片加固焊接。

接上述技术方案，取裸晶发光芯片时，采用X/Y坐标定位方式，将其固定于准确位置；吸嘴采用N个一组，一次提取N个裸晶发光芯片。

本发明产生的有益效果是：本发明通过在玻璃基板上印刷电路，将裸晶直接焊接在电路上，提高了整个显示屏的通透率。

进一步地，每组裸晶发光芯片，呈品字型或者一字型排列，且覆盖一层胶体，形成透镜，使得每个裸晶芯片的发光角度大于等于160°，可以覆盖遗漏角度，混色成白色或者单一颜色时出光更加均匀细腻。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例光电玻璃显示屏发光显示单元的结构示意图；

图2是本发明实施例发光显示单元的实物示意图；

图3是基本发明实施例的发光显示单元的示意图；

图4是本发明实施例裸晶的发光曲线示意图

图5是本发明实施例焊盘示意图一；

图6是本发明实施例焊盘示意图二；

图7是本发明实施例驱动IC的示意图；

图8是本发明实施例光电玻璃显示屏的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的光电玻璃显示屏，包括玻璃基板，其上依次形成种子层和铜膜层，在铜膜层上印刷电路，在该电路上焊接多个发光显示单元，形成发光阵列；

如图1所示，每个发光显示单元包括驱动芯片和一组裸晶芯片，每组裸晶芯片包括红、绿、蓝三种裸晶发光芯片或者一个到三个单色裸晶发光芯片，呈品字型或者一字型排列；一个驱动芯片可连接一组或者多组裸晶芯片；

每个发光显示单元上覆盖一层半圆形胶体，覆盖胶体后的每个裸晶发光芯片的发光角度大于等于160°。如果裸晶直接在空气中发光，容易氧化。采用胶体的技术，将裸晶与空气隔离，既保证了发光LED裸晶的寿命，又可以提高每个裸晶的发光角度。

每个发光显示单元含RGB三色发光裸晶芯片，或者一到三个单色发光裸晶芯片，可以形成白光或者单一颜色或者其他多种混合颜色的裸晶芯片形成的单一或者混合颜色。呈品字型或者一字型排列的点阵方式，可以覆盖遗漏角度，利于整体出光性。混色成白色时出光更加均匀细腻，可以形成良好白光和彩色光效。也可以只含单一种颜色裸晶发光芯片，发出单一颜色。

图1中，①为功能驱动IC(排布在裸晶同一面或反面)；②特殊化金属导线(采用金打线)③为绿色发光裸晶芯片(一字或品字型排布)；④为蓝色发光裸晶芯片(一字或品字型排布)；⑤为红色发光裸晶芯片(一字或品字型排布)；⑥为定制化设计焊盘(利于红绿蓝发光芯片排布及驱动IC排布)。该实施例中③,④,⑤三色发光裸晶芯片整体组成品字形排布。

如图2所示，红、绿、蓝裸晶发光芯片进行品字型或者一字型，驱动IC排布在裸晶发光芯片一侧，驱动IC可与裸晶用特殊设备拉线焊接在定制化的设计焊盘上，通过金属导线(纯金或合金)建立连线，完成信号间的连通。每一组或几组裸晶芯片可配备一个驱动IC(如图7所示)，布局更加紧凑，在打线过程中有效了避免了线路交叉风险及打线的程序，从而加快了整体产品的加工速度及成品产品的稳定性。

每个发光显示单元均为裸晶和驱动IC二合一，如图3所示，裸晶的发光曲线如图4所示。本发明中，裸晶发光芯片体积大小为(200±25)×(100±25)um²，厚度为(90±15)um，未来裸晶可能更小。而常规灯珠大小2×2mm²；驱动IC与裸晶同一面或者放在背面。常规灯珠体积较大，发光角度在140度以内，出光效果一般(内部胶体的散射严重)，本发明为一体化驱动产品，可采用定制治具来进行胶体，选用特殊配方胶水，透明且能附着稳固。整体造型稳定，成型后形成半圆造型，发光角度在胶体作用下可达到160度，在高倍显微镜下，胶体精度要小于0.03mg；胶体把整体驱动IC和红绿蓝发光芯片全部覆盖住，在重力作用下，整体覆盖均匀，后续出光效果一致，如图4所示。

如图8所示，本发明实施例的光电玻璃显示屏的制作工艺包括以下步骤：

S1、在玻璃基板上依次形成种子层和铜膜层；

S2、在铜膜层上印刷电路；

S3、在该电路上焊接多个发光显示单元，形成发光阵列；每个发光显示单元包括驱动芯片和一组裸晶芯片，每组裸晶芯片包括红、绿、蓝三种裸晶发光芯片或者一个到三个单色裸晶发光芯片，呈品字型或者一字型排列；一个驱动芯片连接一组或者多组裸晶芯片；

S4、在每个发光显示单元上覆盖一层胶体胶体，覆盖胶体后的每个裸晶发光芯片的发光角度大于等于160°；

S5、切割，形成成品并进行测试，合格后包装。

本发明采用玻璃材料，使得电路非芯片部分几乎都是透明通透的，从而大大提高了显示屏的通透度。

其中步骤S2具体为：将钢网覆盖于玻璃基板上，双面印上焊锡(一面放置RGB晶圆，一面放置驱动IC)，焊锡熔点温度控制在180℃以内，用刮刀刮平，将锡膏均匀涂抹到玻璃基板的焊盘上。该步骤中，焊锡的印刷精度可达±0.02mm，重复定位精度±0.008mm。其中钢网是玻璃基板焊盘的镂空磨具，主要功能是附着在PCB表面，遮档非焊盘部分，刷锡完成之后，移除钢网。

为了提高光电玻璃显示屏的通透度，本发明尽量减少印刷电路的线宽，同时又需要满足电路的电流要求。

本发明实施例电路中铜箔线条宽度可以为10um-10000um，但是基于如下的公式，可以将线路宽度设计为50～200um左右，极大提高了通透度。光电玻璃线路宽度与像素间距、电流有关，而电流与亮度有关。具体铜箔线条宽度可依据点间距，亮度等要求，根据总结的算法而得，既满足电流需要，又获得最大限度的通透度。具体公式与数据如下表1所示：

表1：不同铜箔厚度下的电路铜箔线条宽度与电流关系表

计算铜箔截面积S公式如下：

其中电流I是电流最大值，直接会影响铜箔宽度，从而影响通透度。

为了达到最大限度的通透度，本发明通过公式准确计算出每一个设计的电流最大值，而不是像一般现有技术中的设计那样，都使用一个统一值。电流的计算函数形式如下:

I＝f(L,X,J)，其中L指亮度(裸晶透明光电玻璃亮度)，X指像素(像素点间距)，J指晶元面积；

该电流I的函数中：

当亮度L和像素X保持不变时，晶元J越大，电流I越大；

当亮度L和晶元J大小保持不变时候，像素X越大，电流I越小；

当像素X和晶元J大小保持不变时，亮度L越高，电流I越大；

即电流I与亮度L和晶元J大小成正比，与像素X成反比。

公式中S为覆铜截面积，单位为平方mil，K为修正系数，覆铜在内层时K取值0.024，在外层时K取值0.048，T为最大温升，I为允许的最大电流，单位为A，根据不同点间距(像素)有所调整。

本发明实施例电路中PCB板的铜箔厚度可以为50um左右。

计算宽度W的公式：W＝E*S/d；

E为像素点间距调整常数，像素间距小于2mm时E为1.1，等于2mm时E为1，大于等于2mm时E为0.9。

d为铜箔的厚度，假设本发明实施例电路中像素为2mm，d取50um，即d＝0.05/0.0254＝1.968mil。假设容许最大温升T为20℃，电流I为1A情况下:

根据公式，

线宽W＝E*S/d＝1.0*7.12/1.968＝5.024mil＝142um。

计算得出，该设计情况下，铜箔宽度为142um。

本发明中，通常保持光电玻璃产品的可靠稳定性及超高的通透性，蚀刻线铜箔宽，计算出的宽度范围常在50～200um左右，是常规1mm宽的1/5到1/20，远小于1mm，大大提高了通透性。

焊盘如图5、6所示。焊盘设计在加工玻璃材质的基板上，连接的裸晶发光芯片和驱动IC也直接焊到了玻璃基板的电路上，采用纯金线或合金线将发光芯片的P/N极和玻璃基板电路上的电极连接，然后焊接在一起，保证了发光芯片的电路的连接完整性。

本发明在玻璃基板上依次形成种子层和铜膜层，种子层为铜膜纳米薄层，作为基层；铜膜层作为导电层。铜膜层可采用铜、铜镍合金、铜钛合金、铜钼合金、铜铬合金等按一定比较进行混合脱膜进行制作，脱膜力度在1.5～2.5KG平方厘米进行机械拉扯。铜膜电导率是ITO膜的电导率的10倍以上，串联电路下，电流传输过程阻抗小，压降低，功耗小。本发明通过上述工艺升级了玻璃复合金属粘黏工艺，将电路做到玻璃基板材料上，并在打线与焊接过程中线路不会拉扯掉金属焊盘，而玻璃本身是无色透明材质，从而实现了微电子裸晶透明化显示。

裸晶技术结合玻璃基板的特殊工艺，先将裸晶和驱动IC放置在玻璃基板上，然后拉线，焊接，最后胶体，从而现实微小透明化产品。胶体是将改性环氧树脂和石墨扩散粉按照所需色温调和的混合胶水，敷盖于发光显示单元上，厚度大约在150um，水平放置自流平。本发明实施例中改性环氧树脂和石墨扩散粉按照1:1～1:10混合制作胶体，按照不同的颜色需求，取对应比例。胶体工艺采用的单点压模工艺，一体式点投在晶体顶部，后续在压模下，成水滴型光滑透镜，利于出光及光效无损。胶体步骤完成后，可用烤箱加温固化，然后正面切割胶体，保留胶面厚度略高于裸晶发光芯片的厚度，一般选择高出5～15um。侧面沿预制线切除，公差控制在±0.1mm。

采用光电玻璃灯珠的产品点间距往往设计在8毫米以上，而采用裸晶技术方案可以使发光显示单元间的间距在5mm甚至2mm以下，比如很容易设计在2mm左右。从而使显示屏的像素达到2毫米或更小，在保有一定通透度的前提下，整个光电玻璃显示屏会呈现2K，4K，8K或更高的高清画面的清晰显示。

其中步骤S3具体为：用真空吸取的吸嘴吸取裸晶发光芯片放置在相应位置上，将玻璃基板过12温区氮气回流焊，将裸晶发光芯片加固焊接。

进一步地，取裸晶发光芯片时，采用X/Y坐标定位方式，将其固定于准确位置；吸嘴采用N个一组，一次提取N个裸晶发光芯片。吸嘴精度为±20um。同理，相同方法固定驱动IC。

综上，本发明解决了光电玻璃通透率低的痛点，采用μm级RGB裸晶，将裸晶直接焊接在玻璃上，由于裸晶比灯珠要小好几倍，使得光电玻璃在通透度上大大提升。本发明采用纳米的沉金镀膜技术，使得电路阻抗小，像素间距可以做到5毫米以下，比如2毫米左右或更小，同时还保留了通透率，图像高清，达到了商显应用需求的范畴。RGB裸晶成一字型或者品字形排列，且采用胶体技术，将裸晶与空气隔离，既保证了发光LED裸晶的寿命，又提升了裸晶的发射角度。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光电玻璃显示屏，其特征在于，包括玻璃基板，其上依次形成种子层和铜膜层，在铜膜层上印刷电路，在该电路上焊接多个发光显示单元，形成发光阵列；

每个发光显示单元包括驱动芯片和一组裸晶芯片，每组裸晶芯片包括红、绿、蓝中任意一种、两种或者三种裸晶发光芯片，呈品字型或者一字型排列；一个驱动芯片连接一组或者多组裸晶芯片；

每个发光显示单元上覆盖一层胶体，覆盖胶体后的每个裸晶发光芯片的发光角度大于等于160°；

印刷电路中电流的最大值影响印刷电路的铜箔宽度，为达到最大限度的通透度，根据以下电流函数计算电流I：

I = f(L,X,J)，其中L指裸晶透明光电玻璃的亮度，X指像素点间距，J指晶元面积；

该电流函数中电流I与裸晶透明光电玻璃的亮度L和晶元面积J大小成正比，与像素点间距X成反比；

根据电流计算铜箔横截面S，再计算铜箔宽度W=E* S/d，其中d为铜箔厚度，E为像素点间距调整常数，若像素点间距小于2mm 时E为1.1，若等于2mm时E为1，若大于等于2mm时E为0.9。

2.根据权利要求1所述的光电玻璃显示屏，其特征在于，裸晶芯片与裸晶通过拉线焊接在定制化的焊盘上。

3.根据权利要求1所述的光电玻璃显示屏，其特征在于，相邻发光显示单元的间距小于等于5mm。

4.根据权利要求1所述的光电玻璃显示屏，其特征在于，种子层为铜膜纳米薄层。

5.根据权利要求1所述的光电玻璃显示屏，其特征在于，胶体采用改性环氧树脂和石墨扩散粉混合胶体。

6.根据权利要求5所述的光电玻璃显示屏，其特征在于，胶体工艺采用单点压模工艺，胶体形成水滴型光滑透镜。

7.一种光电玻璃显示屏的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在玻璃基板上依次形成种子层和铜膜层；

S2、在铜膜层上印刷电路；

S3、在该电路上焊接多个发光显示单元，形成发光阵列；每个发光显示单元包括驱动芯片和一组裸晶芯片，每组裸晶芯片包括红、绿、蓝中任意一种、两种或者三种裸晶发光芯片，呈品字型或者一字型排列；一个驱动芯片连接一组或者多组裸晶芯片；

S4、在每个发光显示单元上覆盖一层半圆形胶体，覆盖胶体后的每个裸晶发光芯片的发光角度大于等于160°；

S5、切割，形成成品并进行测试，合格后包装；

其中步骤S2中，印刷电路中电流的最大值影响印刷电路的铜箔宽度，为达到最大限度的通透度，根据以下电流函数计算电流I：

I = f(L,X,J)，其中L指裸晶透明光电玻璃的亮度，X指像素点间距，J指晶元面积；

该电流函数中电流I与裸晶透明光电玻璃的亮度L和晶元面积J大小成正比，与像素点间距X成反比；

根据电流计算铜箔横截面S，再计算铜箔宽度W=E* S/d，其中d为铜箔厚度，E为像素点间距调整常数，若像素点间距小于2mm 时E为1.1，若等于2mm时E为1，若大于等于2mm时E为0.9。

8.根据权利要求7所述的光电玻璃显示屏的制作工艺，其特征在于，其中步骤S2具体为：电路中铜箔线条宽为50~200um。

9.根据权利要求7所述的光电玻璃显示屏的制作工艺，其特征在于，其中步骤S3具体为：用真空吸取的吸嘴吸取裸晶发光芯片放置在相应位置上，将玻璃基板过12温区氮气回流焊，将裸晶发光芯片加固焊接。

10.根据权利要求9所述的光电玻璃显示屏的制作工艺，其特征在于，取裸晶发光芯片时，采用X/Y坐标定位方式，将其固定于准确位置；吸嘴采用N个一组，一次提取N个裸晶发光芯片。