CN210245539U - 模制表面贴装器件led显示模块 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管(LED)显示模块，包括按行和列布置在基板上的表面贴装器件(SMD)阵列。每个SMD具有连接至基板的红色、绿色和蓝色LED芯片，以及模制在LED芯片周围的第一透明树脂部分；以填充SMD之间的空间的方式模制在每个SMD周围以阻挡从每个SMD的侧壁发出的光的黑色树脂部分；以及模制在第一透明树脂部分和黑色树脂部分上的第二透明树脂部分。

Description

模制表面贴装器件LED显示模块
技术领域
下文中的说明涉及电子封装，更具体地说，涉及一种可用于各种照明应用中的偏色较少的模制表面贴装器件(SMD)发光二极管(LED)显示模块。
背景技术
LED封装是容纳LED芯片的组件。当今使用的LED封装种类众多，每种都有特定的应用和优点。LED封装的功能包括保护LED芯片和焊接引线不与环境直接接触，用环氧树脂或硅树脂固定和封装芯片，并实现在LED照明应用中的多功能性和标准化。
SMD LED显示模块是一种利用表面贴装技术(SMT)通过焊接将 LED封装安装到印刷电路板(PCB)表面上的LED显示模块。SMT是一种用于制造电子电路的方法，其中元件直接安装或布置在PCB上。这样制成的电子器件称为表面贴装器件(SMD)。
表面贴装LED器件可独立工作，也可插入到兼容单元中。有许多类型的SMD LED模块，可根据LED芯片的物理尺寸对它们进行区分。
在焊接到电路板上之后，SMD LED模块广泛用于计算机监视器或电视屏幕的背光，或者用于家庭照明、广告、汽车内部照明和许多其它照明应用的LED灯。亮度可根据驱动电流而变化。输出光和功耗取决于LED芯片。
SMD LED常常用于LED灯条，并且，由于其出色的多功能性，可安装在各种地方。封装材料通常由陶瓷或塑料制成，但是许多塑料不能承受很高的LED结温。
SMD LED显示模块通常包括驱动PCB，该驱动PCB承载按行和列布置的大量表面安装LED器件。每个SMD LED器件可承载限定像素的垂直定向的红色、绿色和蓝色LED直线阵列。SMD LED器件电连接至PCB上的焊盘，以响应适当的电信号处理和驱动电路。
根据封装结构，有不同类型的SMD LED。第一类SMD LED是顶部发光LED(“顶部LED”)，其包括限定腔体的黑色侧壁、布置在引线框上的LED、以及模制在LED芯片周围的透明树脂封装。顶部发光LED或顶部LED 通常用于诸如仪表板和信号LED板等电子设备。它广泛用于室内和室外装饰灯具。
在顶部发光LED中，每个LED产生的光向上方和侧面发射。但是，由于在LED芯片周围形成有黑色侧壁，因此侧面发射的光被阻挡，使得光仅向上方发射。该技术的一个问题是，由于树脂填充和固化过程，顶部LED的上表面通常是不均匀的。顶部发光LED的结构将在实用新型内容部分中更详细地说明。
第二类SMD LED是侧面和顶部发光LED(“芯片LED”)，其包括布置在引线框上的LED芯片、将LED芯片连接至引线框的接合线、以及模制在LED芯片周围的透明树脂封装。
芯片LED的用途与顶部LED的用途类似。但是，与顶部LED不同的是，芯片LED向上方和侧面方向都发光，因为LED芯片没有被黑色侧壁包围。此外，与顶部LED不同的是，芯片LED的顶面通常是平坦的。芯片LED的结构将在下面的实用新型内容部分中进一步说明。
当两个或多个顶部LED在PCB上组装在一起以形成SMD LED显示模块时，由于顶面不均匀以及顶部LED之间的不平坦顶面的变化，所得到的光模式相对于视角呈现一定程度的偏色。由于每个LED产生的光沿竖直方向发射之前在由黑色侧壁限定的腔体内反弹，因此所有红色、绿色和蓝色辐射严格遵循朗伯光模式。因此，顶部LED中的随视角变化的偏色小于芯片LED 中的偏色。
但是，对于芯片LED来说，由于树脂切割的不规则性和方形封装的尖锐角度，从芯片LED的所有侧面辐射的光导致的随视角变化的偏色比顶部LED中的偏色更严重，这会引起漏光并造成图像噪点。
当在SMD LED显示模块中发生偏色时，图像会变得模糊，并且图像的对比度和均匀性会劣化。因此，需要一种能够减少SMD LED显示模块中相对于视角出现的偏色的改良封装方法和结构。
实用新型内容
本节的目的是简要介绍将在下面的“具体实施方式”一节中进一步描述的一些概念。本节不旨在确定所要保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作确定所要保护的主题的范围的辅助手段。
本实用新型的目的是解决传统技术的上述问题，即，提供一种发光二极管(LED)显示模块，该显示模块可减少随视角变化而产生的偏色。
在一个总体方面中，提供了一种发光二极管(LED)显示模块，其包括按行和列布置在基板上的表面贴装器件(SMD)阵列。每个SMD包括连接至基板的红色、绿色和蓝色LED芯片，以及模制在LED芯片周围的第一透明树脂部分。该LED显示模块还包括以填充SMD之间的空间的方式模制在每个SMD周围以防止光从SMD的侧壁发射的黑色树脂部分；以及模制在第一透明树脂部分和黑色树脂部分上的第二透明树脂部分。
在另一个总体方面中，提供了一种发光二极管(LED)显示模块，其包括以矩阵形式布置在基板上的表面贴装器件(SMD)阵列，每个SMD包括红色、绿色和蓝色LED芯片、限定腔体的黑色侧壁、和模制在腔体中的第一透明树脂部分；以及第二透明树脂部分，该第二透明树脂部分模制在第一透明树脂部分上，并以填充SMD之间的空间的方式模制在每个SMD周围。
在另一个总体方面中，提供了一种制造发光二极管(LED)显示模块的方法，该方法包括提供以矩阵形式布置在基板上的表面贴装器件 (SMD)阵列，每个SMD包括连接至基板的红色、绿色和蓝色LED芯片、以及模制在LED芯片周围的第一透明树脂部分；形成以填充SMD之间的空间的方式模制在每个SMD周围以阻挡从每个SMD的侧壁发出的光的黑色树脂部分；以及在第一透明树脂部分和黑色树脂部分上形成第二透明树脂部分。
通过阅读以下详细说明、附图和权利要求，其它特征和方面将变得明显。
附图说明
图1A是示意性地示出一种顶部发光LED封装的侧向横截面的视图；
图1B是示意性地示出一种侧面和顶部发光LED封装的侧向横截面的视图；
图2A是示出图1A中所示的顶部发光LED封装的透视图；
图2B是示出图1B中所示的侧面和顶部发光LED封装的透视图；
图3A是示意性地示出一种顶部发光LED封装的相对于视角的相对发光强度的典型空间分布的视图；
图3B是示意性地示出一种侧面和顶部发光LED封装的相对于视角的相对发光强度的典型空间分布的视图；
图4A是示出一种顶部发光LED封装阵列的随视角变化的典型偏色的视图；
图4B是示出一种侧面和顶部发光LED封装阵列的随视角变化的典型偏色的视图；
图5是示意性地示出一种LED显示模块的平面图；
图6是示意性地示出一个实施例的包括顶部发光LED封装阵列的 LED显示模块的横截面的视图；
图7是示意性地示出一个实施例的包括侧面和顶部发光LED封装阵列的LED显示模块的横截面的视图。
在所有附图和详细说明中，除另有说明外，相同的附图标记应理解为指代相同的元件、特征和结构。出于清晰性、说明性和方便的目的，这些元件的相对尺寸和描绘可能是夸张的。
具体实施方式
以下详细说明的目的是帮助读者获得对本文说明的方法、装置和/ 或系统的全面理解。但是，对于本领域普通技术人员而言，本文说明的系统、装置和/或方法的各种变化、修改和等同形式是显而易见的。
在本文中所述的特征可按不同的形式实施，并且不应理解为仅限于在本文中说明的示例。相反，在本文中所述的实施例仅用于帮助透彻、完整地理解本公开，并向本领域技术人员传达本实用新型的完整范围。
在下文中，将参照附图更详细地说明根据本实用新型的实施例的用于减少随视角变化的偏色的发光二极管(LED)显示模块及其制造方法。
图1A是示意性地示出一种顶部发光LED封装的横截面的视图，图 1B是示意性地示出一种侧面和顶部发光LED封装的横截面的视图。
如图1A和1B所示，本实用新型的实施例的LED显示模块可包括顶部发光LED封装100或侧面和顶部发光LED封装120。
请参考图1A，该实施例的顶部发光LED封装100可包括配置为防止光向侧面发射的黑色侧壁102；以直线方式布置在引线框上的红色、绿色和蓝色LED芯片；模制在LED芯片周围的透明树脂部分104；以及将LED芯片电连接至印刷电路板(PCB)的接合线。在该实施例中，PCB可构成基板，多个顶部发光LED封装可按行和列的形式布置在该基板上。
在该实施例中，顶部发光LED在对比度、均匀性和随视角变化的偏色方面表现出非常好的特性。但是，如图1A所示，顶部发光LED封装100 的透明树脂部分104通常具有不平坦表面106，这种不平坦表面106是由树脂填充过程(例如树脂(例如环氧树脂或硅树脂)的喷注)以及随后的固化过程导致的。
由于具有不平坦的表面106，当多个顶部发光LED封装在PCB基板上布置在一起以形成LED显示模块时，可能发生相对于视角的偏色。偏色特性的劣化可能是由每个LED封装的不平坦顶表面和顶部发光LED封装之间的表面拓扑的变化引起的。
请参考图1B，一个实施例的侧面和顶部发光LED封装120包括红色、绿色和蓝色LED芯片；模制在LED芯片周围并配置为向上方和侧面发光的透明树脂部分122；以及将LED芯片电连接至印刷电路板(PCB)的接合线。在该实施例中，PCB可构成基板，在该基板上可按矩阵形式布置多个侧面和顶部发光LED封装，如参照图5所进一步说明的。透明树脂部分122通常具有平坦的顶面，如图1B所示。封装树脂124的122为透明的，且侧壁没有其它物质挡光，因此LED发光时，亦有光线会从124处射出。
图2A是示出顶部发光LED封装200的透视图。请参考图2A，壳体 204可由包括环氧树脂或硅树脂的黑色树脂或其它黑色热塑性材料形成。在 SMD封装中使用黑色材料可提高色彩对比度。
此外，圆形光学窗口202配置为在观看方向上提供对称性，这能减少水平扫描或垂直扫描中的偏色。另外，由黑色壳体204限定的腔体用于在光离开封装之前在腔体内反射和混合红色、绿色和蓝色光，这能减少红色、绿色和蓝色的空间颜色错位。因此，如图2A所示的顶部发光LED严格遵循朗伯光模式。
图2B是示出侧面和顶部发光LED封装220的透视图。请参考图2B，由于具有模制在LED芯片周围的透明树脂部分222，LED 220可向上方和侧面发光。与顶部发光LED封装200不同的是，侧面和顶部发光LED封装220可沿垂直和水平方向发光，因此在偏离正常角度的较大视角下的光强度高于顶部发光LED封装200的光强度。封装树脂224的222为透明的，且侧壁没有其它物质挡光，因此LED发光时，亦有光线会从224处射出。
但是，由于在树脂切割期间具有尖锐角度的方形树脂部分222和其它不规则性产生的“光噪”，侧面和顶部发光LED 220具有比顶部发光LED 200 更严重的偏色问题。
相比之下，顶部发光LED封装的偏色不太严重，这是因为来自每个LED芯片的光在向上发射之前会在封装内反弹，所有三种颜色的辐射都严格遵循朗伯光模式，因而随视角变化的偏色不太严重。
图3A和3B分别示意性地示出了顶部发光LED封装200以及侧面和顶部发光LED封装220的相对于视角的相对发光强度的典型空间分布。如图所示，侧面和顶部发光LED 220因有侧面发射的光而在较大视角下具有较高的光强度，而顶部发光LED 200严格遵循朗伯光模式。
图4A和4B分别示出了顶部发光LED封装阵列以及侧面和顶部发光LED封装阵列的随视角变化的典型偏色。比较图4A和图4B能够发现，如图 4B所示的侧面和顶面发光LED220阵列具有比如图4A所示的顶部发光LED 200阵列更严重的偏色。
每个SMD包含红色、绿色和蓝色LED，并且当将具有不同颜色的三个LED芯片放在一起时，产生的混合颜色在从不同视角观看时可以是不同的。如果正常观看模式是针对给定颜色(例如白色)校准的，那么在较大视角下颜色可能变得偏红或偏蓝，这取决于每种颜色的光模式与视角的不匹配程度。
图5是示意性地示出一种LED显示模块的平面图。请参考图5，LED 显示模块500包括按行和列布置的多个表面贴装器件(SMD)506，每个SMD 包括红色、绿色和蓝色LED 501、502和503以限定像素。SMD器件506电连接至PCB 508上的焊盘，以响应来自控制器的适当电信号。
图6是示意性地示出一个实施例的包括顶部发光LED封装阵列 602、604、606的LED显示模块600的横截面的视图。请参考图6，发光二极管 (LED)显示模块600包括以矩阵形式布置在印刷电路板(PCB)614上的表面贴装器件(SMD)阵列。每个SMD包括红色、绿色和蓝色LED芯片、限定腔体的黑色侧壁608、以及在腔体中模制在LED芯片周围的第一透明树脂部分610。该LED显示模块还包括第二透明树脂部分612，该第二透明树脂部分612 模制在第一透明树脂部分610上，并以填充SMD之间的空间的方式模制在每个 SMD周围。
当多个顶部发光LED封装在显示板上放置在一起时，由于以下两个原因，所得到的光模式仍然表现出一定程度的偏色：(1)光出射的不平坦表面，和(2)SMD之间的不平坦表面的变化。但是，如图6所示，通过提供模制在第一透明树脂部分610上并以填充SMD之间的空间的方式模制在每个 SMD周围的第二透明树脂部分612，可形成更均匀、更平坦的表面，从而最大限度减少或消除偏色问题。
图7是示意性地示出另一个实施例的包括侧面和顶部发光LED封装阵列的LED显示模块的横截面的视图。请参考图7，发光二极管(LED)显示模块700包括按行和列布置在基板714上的表面贴装器件(SMD)阵列702、 704、706。每个SMD包括连接至PCB基板的红色、绿色和蓝色LED芯片。
LED显示模块700还包括模制在LED芯片周围的第一透明树脂部分 710、以填充SMD之间的空间的方式模制在每个SMD周围以阻挡从每个SMD 的侧壁发射的光的黑色树脂部分708、以及模制在第一透明树脂部分710和黑色树脂部分708上的第二透明树脂部分712。在该实施例中，第二透明树脂部分的厚度为100微米至700微米。
在该实施例中，通过以填充SMD之间的空间的方式在每个SMD周围形成黑色树脂部分708，可通过黑色树脂部分708阻挡光噪，从而最大限度地减少或消除偏色现象。
虽然本实用新型包括具体的示例，但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同内容的精神和范围的情况下，可对这些示例的形式和细节做出各种变化。在本文中说明的示例应仅视为说明性的，而不是为了限制的目的。例如，根据LED显示屏的所需光学效果，第二透明树脂部分的顶面(例如612和712)可以是平坦、凹陷、或凸出的形状，或者是平坦部分与凹陷或凸出部分的组合。第二透明树脂部分的厚度也可变化，例如在50微米至1000微米、70微米至700微米、100微米至700微米或 50微米至500微米的范围内。
每个示例中的特征或方面的说明应视为适用于其它示例中的类似特征或方面。当所述的技术以不同的顺序执行时，和/或当所述的系统、架构、装置或电路中的部件以不同的方式组合和/或由其它部件或其等同部件替换或补充时，有可能实现适当的结果。
因此，本实用新型的范围不是由详细说明限定的，而是由权利要求及其等同内容限定的，并且在权利要求及其等同内容的范围内的所有变化应视为包括在本实用新型中。

Claims (17)

1.一种LED显示模块，其特征是，包括：
按行和列布置在基板上的SMD阵列，每个SMD包括连接至基板的红色、绿色和蓝色LED芯片，以及模制在LED芯片周围的第一透明树脂部分；
以填充SMD之间的空间的方式模制在每个SMD周围以阻挡从每个SMD的侧壁发出的光的黑色树脂部分；和
模制在第一透明树脂部分和黑色树脂部分上的第二透明树脂部分。
2.如权利要求1所述的LED显示模块，其中，所述基板包括印刷电路板PCB。
3.如权利要求1所述的LED显示模块，其中，所述第一透明树脂部分由树脂、环氧树脂或硅树脂制成。
4.如权利要求1所述的LED显示模块，其中，所述第二透明树脂部分由与第一透明树脂部分的材料相同的材料制成。
5.如权利要求1所述的LED显示模块，其中，所述黑色树脂部分由黑色颜料和树脂、环氧树脂或硅树脂的混合物制成。
6.如权利要求1所述的LED显示模块，其中，所述第一透明树脂部分具有平坦的顶面和侧面。
7.如权利要求2所述的LED显示模块，其中，每个SMD电连接至PCB上的焊盘，以响应来自控制器的电信号。
8.如权利要求1所述的LED显示模块，其中，所述红色、绿色和蓝色LED芯片以直线形状布置。
9.如权利要求1所述的LED显示模块，其中，所述第二透明树脂部分具有100微米至700微米的厚度。
10.如权利要求1所述的LED显示模块，其中，所述第二透明树脂部分具有包括平坦、凹入或凸出形状的一个或多个部分的表面。
11.一种LED显示模块，其特征是，包括：
以矩阵形式布置在基板上的SMD阵列，每个SMD包括红色、绿色和蓝色LED芯片、限定腔体的黑色侧壁、以及模制在腔体中的第一透明树脂部分；和
第二透明树脂部分，该第二透明树脂部分模制在第一透明树脂部分上，并以填充SMD之间的空间的方式模制在每个SMD周围。
12.如权利要求11所述的LED显示模块，其中，所述第二透明树脂部分具有平坦的顶面和侧面。
13.如权利要求11所述的LED显示模块，其中，所述基板包括印刷电路板PCB。
14.如权利要求11所述的LED显示模块，其中，每个SMD具有圆形光学窗口，以减少偏色。
15.如权利要求11所述的LED显示模块，其中，所述第二透明树脂部分由与第一透明树脂部分的材料相同的材料制成。
16.如权利要求11所述的LED显示模块，其中，所述黑色侧壁由黑色颜料和树脂、环氧树脂或硅树脂的混合物制成。
17.如权利要求11所述的LED显示模块，其中，所述第二透明树脂部分具有包括平坦、凹入或凸出形状的一个或多个部分的表面。
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