CN117012882A - 一种高墨色一致性led显示屏的封装方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法及其应用，包括以下步骤：（1）制备环氧胶膜；（2）环氧胶膜预固化；（3）环氧胶膜固定在模具上的基板上，模压；（4）完全固化；（5）抛光，去除基板中灯珠上方的残胶；（6）贴附OCA胶膜，真空模压，完成固化后即得。本发明在色浆中引入质量百分数为1‑5wt%的抗沉淀剂，可以提升色素炭黑在体系中的稳定性，保证了批次间环氧胶膜初始状态的墨色一致性，不同批次间的透过率差异在3%以内。并且引入抛光工艺，控制抛光的时间，可以100%去除芯片表面的残胶，同时采用的环氧胶膜不使用有机溶剂，故不存在溶剂残留问题，可以扩大胶膜的厚度范围，可封装于不同高度灯珠的显示屏。
Description
技术领域
本发明涉及一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法及其应用，具体涉及半导体器件。
背景技术
随着科学技术的发展，显示屏上的像素单点越来越小，集成阵列越来越密集，可以为观众提供更为鲜艳的色彩观看感受，为了增加显示屏色彩的分辨率和清晰度，需要改善屏幕内的黑色，使黑色深度加深并且墨色一致是改善显示屏呈现效果的重要方式。目前为了提高LED显示屏的墨色一致性，往往会在显示屏上贴附具有涂层的保护膜，保护膜为透光层，墨色层和表面保护层的三层结构，保护膜的透明层与基板的正面接触，墨色层贴近出光面，虽然可以有效改善显示屏的墨色一致性，但是也会遮挡过多的光源，使得整个显示屏的亮度明显降低。
中国发明专利CN201811435480.9公开了一种Micro LED显示屏封装材料，利用环氧树脂的三嗪杂环结构提高耐热性能，同时具有优良的粘结性、低吸湿率和低膨胀系数，制备了理想性能的LED封装材料，但是对于LED显示屏的色彩性能改善不明显。中国发明专利CN202310080977.8公开了一种显示模组封装方法及显示模组，通过调整功能胶膜的结构和功能胶膜的粘度，将粘度更低的黑胶层与基板的正面接触，由于黑胶层的厚度是低于发光芯片的，在模压后，黑胶层只有少许部分附着在发光芯片上或发光芯片从撑破的黑胶层裂口处伸出与透明层接触。此方法虽然可有效减少对发光芯片发出光线的遮挡，但高温下压合过程中，由于胶水具有一定的流动性，黑胶层与透明层会相互渗透，直接影响显示屏整体的墨色一致性。
发明内容
为了开发一种新的miniµ（迷你-微型）LED显示屏的封装方法，以有效解决墨色一致性低的问题，本发明的第一个方面提供了一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，包括以下步骤：
（1）制备环氧胶膜；
（2）将环氧胶膜烘烤，得到半固化的热熔型环氧胶膜，裁切；
（3）将裁切后的环氧胶膜放置到预先固定在模具上的基板上，用真空压合机进行模压；
（4）将模压后的基板取出，烘烤3-5h，胶膜完全固化；
（5）将烘烤后的基板置于抛光台上，去除基板中灯珠上方的残胶；
（6）在步骤5处理后的基板上贴附透明的OCA胶膜，真空模压，完成固化后即得。
作为一种优选的实施方式，所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，包括以下步骤：
（1）制备环氧胶膜；
（2）将环氧胶膜置于鼓风干燥箱中烘烤，得到半固化的热熔型环氧胶膜，裁切成150*200mm的尺寸；
（3）将裁切后的环氧胶膜放置到预先固定在模具上的基板上，用真空压合机进行模压；
（4）将模压后的基板取出，置于140-160℃烤箱中烘烤3-5h，胶膜完全固化；
（5）将烘烤后的基板置于抛光台上，去除基板中灯珠上方的残胶；
（6）在步骤5处理后的基板上贴附透明的OCA胶膜（Optically Clear Adhesive光学胶），真空模压，模压完成后，在12-140℃下固化3-5h即得。
作为一种优选的实施方式，所述步骤1中环氧胶膜的制备原料以重量份计包括：色浆15-20份，树脂溶液50-70份，改性树脂30-50份，消泡剂1-2份，抗氧剂1-2份，催化剂0.1-1份，固化剂60-65份。
作为一种优选的实施方式，所述色浆中色素炭黑的质量分数为5-12%，所述色浆中至少包括色素炭黑5-12wt%，抗沉淀剂1-5wt%，环氧树脂补充余量。
作为一种优选的实施方式，所述抗沉淀剂选自WACKER HDK®H15、WACKER HDK®H20、WACKER HDK®H17、WACKER HDK®H18中的一种或组合。
作为一种优选的实施方式，所述环氧树脂的环氧当量为184-190g/eq，在25℃下粘度为12000-15000cps。
作为一种优选的实施方式，所述色浆的制备方法，包括以下步骤：
（1）将色素炭黑，抗沉淀剂加入到环氧树脂中，先用玻璃棒搅拌5-15min，实现色素炭黑和抗沉淀剂的预分散；
（2）然后转移至双行星搅拌器中先在400-600rpm转速下搅拌20-50min，然后800-1200rpm转速下搅拌8-15min，取出，观察分散均匀后即可。
作为一种优选的实施方式，所述树脂溶液为双酚A环氧树脂溶液，所述双酚A环氧树脂溶液包括固体环氧树脂和液体环氧树脂，所述固体环氧树脂和液体环氧树脂的重量比为1：（1-3）。
作为一种优选的实施方式，所述固体环氧树脂的粘度在150℃下为1300-4000cps，所述液体环氧树脂的粘度在25℃下为12000-15000cps。
作为一种优选的实施方式，所述固体环氧树脂的环氧当量为1600-1950 g/eq。
作为一种优选的实施方式，所述树脂溶液的制备方法为：将固体环氧树脂和液体环氧树脂置于烧杯中，然后置于电热套中加热至150℃，持续加热，采用玻璃棒间歇搅拌2-3h，配置成在150℃下热熔粘度为300-1000Pa·s的树脂溶液。
采用150℃粘度为1300-4000cps的固体环氧树脂与25℃粘度12000-15000cps的液体环氧树脂共同作用，可以促使炭黑在体系中分散均匀，使显示屏封装膜呈现高墨色一致性。猜测可能的原因是：炭黑色素在体系中未完全固化时具有一定的流动性，黑胶层与透明层会发生相互渗透，影响显示屏整体的墨色一致性。本申请中通过将防沉淀粉与炭黑混合，可以吸附在炭黑色素的表面，在炭黑色素间起到架桥作用，防止色素炭黑的絮凝，提升色素炭黑在体系内的稳定性。但是色素炭黑在体系中由于重力作用的存在，容易发生沉降，影响墨色的一致性。本申请中通过引入150℃粘度为1300-4000cps的固体环氧树脂与25℃粘度12000-15000cps的液体环氧树脂共同作用，高粘度的固态环氧树脂在液态环氧树脂中可以起到骨架的作用，与液态环氧树脂溶解混合后，骨架之间的交联作用可以克服色素炭黑的重力作用，起到承托色素炭黑的效果，避免色素炭黑的沉降，从而维持显示屏封装膜的墨色一致性。
作为一种优选的实施方式，所述环氧胶膜为环氧胶水涂覆到离型膜上制备得到的。所述环氧胶水的制备方法，包括以下步骤：将色浆加入到树脂溶液中，再加入改性树脂，消泡剂，抗氧剂，催化剂，固化剂混合，置于加热套中，将料温控制在60℃下玻璃棒手动搅拌10min，然后采用分散盘搅拌，在600rpm的转速下搅拌5min，最后采用真空脱泡机脱泡，在-98KPa的真空度，1000rpm下脱泡3min，获得液态环氧胶水，并将环氧胶水控制在60℃的恒温。
作为一种优选的实施方式，所述改性树脂为聚丁二烯改性环氧树脂。
所述消泡剂为BYK-024，抗氧剂为巴斯夫抗氧剂1010，催化剂为三苯基膦，固化剂为甲基四氢苯酐。
作为一种优选的实施方式，所述环氧胶膜的制备方法为：使用涂布机，环氧胶水采用加热涂覆的方式涂覆到离型膜上，涂覆的厚度为200-300μm，涂布机温度为60-80℃。
作为一种优选的实施方式，所述步骤2的烘烤时间为30-90min，烘烤温度为70-90℃。
作为一种优选的实施方式，所述步骤3的压合温度为80-110℃，压合时间为500-700s。
本发明的第二个方面提供了一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法的应用，应用于LED显示屏的封装中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，在色浆中引入质量百分数为1-5wt%的抗沉淀剂，可以提升色素炭黑在体系中的稳定性，保证了批次间环氧胶膜初始状态的墨色一致性，不同批次间的透过率差异在3%以内。
（2）本发明所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，采用150℃下粘度为1300-4000cps的固体环氧树脂与25℃下粘度12000-15000cps的液体环氧树脂共同作用，高热熔粘度的胶膜流动性更小，可以促使炭黑在体系中分散均匀，在体系中稳定性高，使显示屏封装膜呈现高墨色一致性。
（3）本发明所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，引入抛光工艺，通过控制抛光的时间，可以100%去除芯片表面的残胶，同时不会对灯珠或芯片有损伤，避免了采用直接模压封装的方法封装基板，芯片表面不同程度的残胶，导致整个基板的出光均匀性降低。
（4）本发明所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其中采用的环氧胶膜不使用有机溶剂，故不存在溶剂残留问题，可以扩大胶膜的厚度范围，可封装于不同高度灯珠的显示屏。
（5）本发明所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，先70-90℃烘烤30-90min预固化，然后再终固化，制备得到的环氧胶膜翘曲更小，可应用于0.5mm厚度玻璃基板或0.28mm厚度的BT（聚苯醚）基板的封装，封装后几乎无任何翘曲。
附图说明
图1为带灯珠的基板结构示意图；
图2为带灯珠的基板封装环氧胶膜后的结构示意图；
图3为封装OCA胶膜后的LED显示屏的结构示意图。
图4为实施例1制备的色浆在显微镜下分散良好的照片。
图5为对比例1制备的色浆在显微镜下分散不良的照片。
图中：1.基板；2.灯珠；3.环氧胶膜；4. OCA胶膜。
具体实施方式
实施例1
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，包括以下步骤：
（1）制备环氧胶膜；
（2）将环氧胶膜置于鼓风干燥箱中烘烤，得到半固化的热熔型环氧胶膜，裁切成150*200mm的尺寸；
（3）将裁切后的环氧胶膜放置到预先固定在模具上的基板上，用真空压合机进行模压；（所述基板的结构示意图见图1）
（4）将模压后的基板取出，置于150℃烤箱中烘烤4h，胶膜完全固化；（环氧胶膜固化后的结构示意图见图2）
（5）将烘烤后的基板置于抛光台上，去除基板中灯珠上方的残胶；
（6）在步骤5处理后的基板上贴附透明的OCA胶膜，真空模压，模压完成后，在130℃下固化4h即得。（封装OCA胶膜后的结构示意图见图3）
所述步骤1中环氧胶膜的制备原料以重量份计包括：色浆17.5份，树脂溶液60份，改性树脂40份，消泡剂1.5份，抗氧剂1份，催化剂0.5份，固化剂64.31份。
所述色浆中包括色素炭黑10g，抗沉淀剂3g，环氧树脂87g。
所述抗沉淀剂为WACKER HDK®H20，购自德国瓦克。
所述环氧树脂的环氧当量为184-190g/eq，在25℃下粘度为12000-15000cps；购自南亚128环氧树脂。
所述色浆的制备方法，包括以下步骤：
（1）将色素炭黑，抗沉淀剂加入到环氧树脂中，先用玻璃棒搅拌10min，实现色素炭黑和抗沉淀剂的预分散；
（2）然后转移至双行星搅拌器中先在500rpm转速下搅拌30min，然后1000rpm转速下搅拌10min，取出，观察分散均匀后即可。
所述树脂溶液为固体环氧树脂和液体环氧树脂，重量比为1：2。
所述固体环氧树脂的粘度在150℃下为1300-4000cps，环氧当量为1600-1950 g/eq，型号为陶氏DER667-20环氧树脂；所述液体环氧树脂的粘度在25℃下为12000-15000cps，型号为南亚128环氧树脂。
所述树脂溶液的制备方法为：将20g固体环氧树脂和40g液体环氧树脂置于烧杯中，然后置于电热套中加热至150℃，持续加热，采用玻璃棒间歇搅拌2h，配置成在150℃下热熔粘度为800Pa·s的树脂溶液。
所述环氧胶膜为环氧胶水涂覆到离型膜上制备得到的。所述环氧胶水的制备方法，包括以下步骤：将17.5g色浆加入到60g树脂溶液中，再加入40g改性树脂，1.5g消泡剂，1g抗氧剂，0.5g催化剂，64.31g固化剂混合，置于加热套中，将料温控制在60℃下玻璃棒手动搅拌10min，然后采用分散盘搅拌，在600rpm的转速下搅拌5min，最后采用真空脱泡机脱泡，在-98KPa的真空度，1000rpm下脱泡3min，获得液态环氧胶水，并将环氧胶水控制在60℃的恒温。
所述环氧胶膜的制备方法为：使用涂布机，环氧胶水采用加热涂覆的方式涂覆到PET离型膜上，涂覆的厚度为200μm，涂布机温度为60℃。
所述步骤2的烘烤时间为60min，烘烤温度为80℃。
所述步骤3的压合温度为110℃，压合时间为600s，步骤3中的基板为0.28mm厚度的基板，模压完成后，灯珠2上方有5-20μm厚度的残胶。
所述改性树脂为聚丁二烯改性环氧树脂，型号为EPP-175，购自络合高新材料（上海）有限公司。
所述消泡剂为BYK-024，抗氧剂为巴斯夫抗氧剂1010，催化剂为三苯基膦，固化剂为甲基四氢苯酐。
制备的LED显示屏的结构示意图见图1-3。
制备的色浆在显微镜下分散良好的照片见图4。
实施例2
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述色浆中色素炭黑的质量分数为5%，所述色浆中包括色素炭黑5g，抗沉淀剂3g，环氧树脂92g。
实施例3
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述步骤1中涂覆的环氧胶水制备的环氧胶膜的厚度为300μm。
实施例4
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述步骤1中涂布机温度为80℃。
实施例5
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述步骤2中烘烤时间为30min。
实施例6
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述步骤2中烘烤时间为90min。
实施例7
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述步骤3的压合温度为80℃。
对比例1
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述色浆中色素炭黑的质量分数为10%，所述色浆中包括色素炭黑10g，抗沉淀剂10g，环氧树脂80g。
制备的色浆在显微镜下分散不良的照片见图5。
对比例2
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述改性树脂由聚丁二烯改性环氧树脂替换为南亚128环氧树脂，所述南亚128环氧树脂购自南亚电子材料（昆山）有限公司环氧树脂厂。
对比例3
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述步骤2中烘烤温度为60℃。
对比例4
一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述步骤3中的压合温度为150℃。
性能测试
1.墨色一致性测试：采用Lab色差仪测试膜片的L值，通过对比不同位置的L值，确定胶膜的墨色一致性：仪器校准：首先对仪器校准，确保仪器处于一种稳定的状态；在封装后基板表面的固定位置上均匀选取9点进行测试，分别记录9点位置的L值，如表1。对比记录的数据，评估胶膜的墨色一致性。
表1
2.透过率测试：
（1）按照实施例1-7和对比例1-4的方法制备10片显示屏，从10片中随机取3片显示屏，分别标记为1#；2#和3#然后从每片显示屏中的任意区域裁切成2*4cm；
（2）将裁切后的显示屏固定于紫外可见分光光度计的样品池上；
（3）测试显示屏在450nm时的透过率，并记录在表2中，同时计算3片显示屏的透过率极差，在此基础上，评估色素炭黑在胶水中分散均匀性和墨色一致性，确定测试结果是否合格。
表2
Claims (10)
1.一种高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备环氧胶膜；
（2）将环氧胶膜烘烤，得到半固化的热熔型环氧胶膜，裁切；
（3）将裁切后的环氧胶膜放置到预先固定在模具上的基板上，用真空压合机进行模压；
（4）将模压后的基板取出，烘烤3-5h，胶膜完全固化；
（5）将烘烤后的基板置于抛光台上，去除基板中灯珠上方的残胶；
（6）在步骤5处理后的基板上贴附透明的OCA胶膜，真空模压，完成固化后即得。
2.根据权利要求1所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述步骤1中环氧胶膜的制备原料以重量份计包括：色浆15-20份，树脂溶液50-70份，改性树脂30-50份，消泡剂1-2份，抗氧剂1-2份，催化剂0.1-1份，固化剂60-65份。
3.根据权利要求2所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述色浆中色素炭黑的质量分数为5-12%，所述色浆中至少包括色素炭黑5-12wt%，抗沉淀剂1-5wt%，环氧树脂85-90wt%。
4.根据权利要求3所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述色浆的制备方法，包括以下步骤：
（1）将色素炭黑，抗沉淀剂加入到环氧树脂中，先用玻璃棒搅拌5-15min，实现色素炭黑和抗沉淀剂的预分散；
（2）然后转移至双行星搅拌器中先在400-600rpm转速下搅拌20-50min，然后800-1200rpm转速下搅拌8-15min，取出，观察分散均匀后即可。
5.根据权利要求2所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述树脂溶液为双酚A环氧树脂溶液，所述双酚A环氧树脂溶液包括固体环氧树脂和液体环氧树脂，所述固体环氧树脂和液体环氧树脂的重量比为1：1-3。
6.根据权利要求5所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述固体环氧树脂的粘度在150℃下为1300-4000cps，所述液体环氧树脂的粘度在25℃下为12000-15000cps。
7.根据权利要求1所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述制备环氧胶膜的方法为：使用涂布机，采用加热涂覆的方式涂覆到离型膜上，涂覆的厚度为200-300μm，涂布机温度为60-80℃。
8.根据权利要求1所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述步骤2的烘烤时间为30-90min，烘烤温度为70-90℃。
9.根据权利要求1所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述步骤3的压合温度为80-110℃，压合时间为500-700s。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述高墨色一致性LED显示屏的封装方法的应用，其特征在于，应用于LED显示屏的封装中。
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