CN219286440U - Led显示器 - Google Patents

Abstract

一种LED显示器，包含被黑色树脂包围以形成方格状表面的多个发光元件，附着到方格状表面的透明树脂层；以及通过粘合剂附着到透明树脂层的漫射膜。

Description

LED显示器

技术领域

本实用新型涉及LED(发光二极管)显示、LED封装和LED显示器的视觉效果增强领域。具体而言，本实用新型的方法和/或装置涉及优化LED显示器的视觉效果，包括将LED显示器的亮度调整到所需的程度，减少LED显示器的色差，和/或减少LED显示器表面的光亮度。本实用新型还提供了一种可应用于LED显示器表面以实现上述视觉效果的复合薄膜。

背景技术

随着新一代LED显示器的分辨率越来越高，每间距的LED数量也在增加。然而，高分辨率的LED显示器往往显得过于强烈。此外，LED显示器中的颜色变化是一个持续的问题，当视角增加时，颜色变化表现得更为明显。此外，光滑的LED显示器会对入射光进行反射，这就产生了另一个视觉缺陷。为了减轻颜色偏移，可以将其中混合有光漫射剂的模制层应用到LED显示器的表面，以形成一个漫射层。然而，将光漫射剂应用到LED显示器上方的模制层中会产生其自身的问题，其中之一是不同LED显示器的模制层中的光漫射剂的密度通常略有不同。当模制层中光漫射剂的密度低时，LED显示器看起来较暗，而具有高密度光漫射剂的模制层会使LED面板看起来更亮一些。当具有细微差别的模制层的多个LED显示器组装在一起形成一面显示墙时，LED显示器之间的亮度不均匀和颜色偏移就会成为显著的问题。因此，需要减少LED显示器中亮度变化和颜色偏移变化。

实用新型内容

提供本概述目的在于以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步阐释的一些概念。本概述不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护主题的范围。

在本实用新型的一个实施例中，一种用于组装LED显示器的方法包括以下步骤:制备包含光漫射剂的预制漫射膜；将多个发光元件安装在基板上，从而在多个发光元件之间形成多个间隙；用黑色树脂填充所述多个间隙，形成由所述多个发光元件的顶表面和所述黑色树脂在所述多个间隙中的顶表面组成的平滑表面；在所述平滑表面涂覆上一层透明树脂层；并将预制漫射膜粘贴在所述透明树脂层之上。

此外，本实用新型的LED显示器包括安装在基板上的多个发光元件，并且在所述多个发光元件之间的间隙中填充黑色树脂，其高度不高于每个发光元件的顶表面，以形成平滑表面；将透明树脂层贴在平滑表面之上；同时通过胶粘剂将漫射膜贴在所述透明树脂层之上。

在某些实施例中，黑色树脂填充在多个间隙中，其高度不高于多个发光元件的每个顶表面，以保证所述顶表面，即面向观看者和来自LED的光穿过的表面，不被黑色树脂所阻塞。

在一些实施例中，在填充步骤之前，在多个发光元件的每个顶表面覆盖遮蔽带，以防止它们沾上黑色树脂的污点。

在其他实施例中，该预制漫射膜的厚度为10μm至300μm和/或包含0.1-20wt％的光扩散剂。

在其他实施例中，多个发光元件中的每一个都是LED芯片或其表面已安装LED封装。

在更进一步的实施例中，预制漫射膜被粗糙化以形成不平整的表面，从而降低其光泽度。

在另外的实施例中，使用涉及应用遮蔽带的工艺，将由树脂柱制成的间隔物设置在多个发光元件的顶表面上。

根据以下详细描述、附图和权利要求，其他特征和方面将变得显而易见。

附图说明

通过结合附图考虑以下详细描述，可以容易地理解本实用新型之教义。在整个附图和详细描述中，除非另有说明，否则相同的附图标记将被理解为指代相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便，这些元件的相对尺寸和描述可能被放大。

图1A和1B分别示出了水平方向和垂直方向上的典型LED彩色辐射方向图。

图2示意性地示出了现有技术的板上芯片(“COB”)LED显示器，其中光漫射剂分散在覆盖LED芯片的模制层中。

图3示意性地示出了具有表面安装LED封装的现有技术LED显示器，其中光漫射剂分散在覆盖LED封装的模制层中。

图4示意性地示出了LED显示器，其中黑色树脂填充了LED芯片之间的间隙。

图5示意性地示出了LED显示器，其中黑色树脂填充了LED封装之间的间隙。

图6示意性地示出了LED显示器，其具有一层漫射膜，附着到覆盖LED芯片顶面的透明树脂层之上。

图7示意性地示出了LED显示器，该LED显示器具有附接到透明树脂层的漫射膜，该透明树脂层覆盖在LED封装的顶面。

图8示意性地示出了用于制备本实用新型的LED显示器的工艺流程。

图9通过示出图表，对具有当前披露的漫射膜的LED显示器与不具有漫射膜的LED显示器的视觉效果进行了比较。

具体实施方式

下面提供的详细描述旨在帮助读者全面理解本文所描述的方法、仪器和/或系统。然而，本文所描述的系统、仪器和/或方法的各种变化、修改和等价物对掌握该领域普通技能的人来说是显而易见的。

本文所述的特征可以以不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文所述的示例。相反，本文所述的示例是旨在使这一实用新型更加缜密且完整，并将把本实用新型的全部内容传授给在这一领域中掌握普通技能的人员。

在下文中，根据本实用新型的实施例，将参照所附的图纸更详细地解释一种发光二极管(LED)显示装置及其制造方法，该发光二极管显示装置进行配置以减少随视角变化和LED灯明亮度变化产生的色移。

图1A示出了从RBG LED灯发射的红光、蓝光和绿光在水平方向上的示例性辐射方向图，而图1B示出了在垂直方向上的辐射方向图。可以很容易地理解，来自红色LED(102)、绿色LED(104)和蓝色LED(106)的水平方向上的辐射方向图更紧密地重叠，而垂直方向上的辐射方向图则更为分散。由于亮度校准只能在特定视角下实现均匀的亮度，因此LED显示面板在不同视角下呈现出略微不同的颜色(即色偏)，这是常见的视觉缺陷。

光漫射器被应用于诸如LED显示面板的照明装置中来实现亮度和颜色的均匀性，并且用于对入射光进行重新定向分布，使得可以从不同的视角观看LED显示面板上的图像。在显示设备中应用光学扩散器分为两个方面。

图2和图3示出了光扩散器在LED显示器中的两种现有技术应用。在这两种情况下，模制层(通常由树脂制成)包含光漫射剂，通常以粉末颗粒的形式分散在其中，用作漫射体。在图2中，模制层涂覆于安装在PCB板上的LED芯片上面。在图3中，模制层涂覆于安装在PCB板上的LED封装上面。然而，由于模制层中光漫射剂的量和/或分布的变化以及不同PCB板的翘曲变化，所得LED显示器可能具有足以导致亮度和/或颜色变化呈现微小差异。

在本实用新型的某些实施例中，将预先制备的漫射膜直接或间接地涂覆在LED显示器中的LED芯片/封装的顶面上，以减少亮度和色偏(颜色偏移)的变化，这克服了在LED芯片/封装上涂覆模制层这一传统方法的缺点。

在本实用新型的一个实施例中，PCB板上的LED芯片/封装之间的间隙用黑色树脂填充，同时LED的顶面(即发光表面)保持未被覆盖。图4示出了使用已知的方法和装置将黑色树脂(406)填充到安装在PCB板(402)上的LED芯片(404)之间的空间/间隙中，同时LED芯片(404)的顶部没有填充黑色树脂。同样，图5示出了填充在安装于PCB板(502)上的LED封装(504)之间的空间/间隙中的黑色树脂(506)，并且没有黑色树脂覆盖LED封装(504)的发光表面。在该实施例中，LED封装可以是内部封装有RGB LED灯的SMD型封装。

黑色树脂是包含吸光颗粒，例如石墨颗粒的树脂。在一些实施例中，黑色树脂可以包含不同量的吸光颗粒，表现出不同的暗度。在其他实施例中，黑色树脂可以包含不吸光的填料颗粒，这须由所得LED显示器所要实现的视觉效果来决定。

防止黑色树脂阻挡LED芯片/封装的发光表面的方法之一，即是使用具有开口的遮蔽胶带，留下与LED芯片/封装之间的间隙相匹配的狭缝，使得黑色树脂可以通过遮蔽胶带中的狭缝注入，而不会污染LED芯片/封装。固化后，提起遮蔽带，露出由黑色树脂填充间隙/空间的方格图案的基本平滑表面(图6中的部分612或图7中的部分712)，并露出LED芯片/封装的顶面(图6中的610或图7中的710)。

此后，透明树脂层(图6中的604或图7中的704)被涂覆到整个方格的表面上。这种透明树脂可以保护方格表面并覆盖方格表面上任何不平滑点位，从而为漫射膜的后续应用提供基本平滑的表面。还有一种可选方案，即不提供该透明树脂层，而是将漫射膜直接涂覆到方格表面之上。

图6示出了透明树脂层(604)，其覆盖并密封了LED芯片(610)和黑色树脂填充物(612)的顶面。以类似的方式，图7示出了透明树脂层(704)，该树脂层覆盖并密封了由LED封装(710)和黑色树脂填充物(706)顶面组成的方格表面。

漫射膜(602或702)通过任何已知的粘合方式固定到透明树脂层(604或704)上。这种粘合方式可以是粘合剂，例如OCA凝胶(“光学透明粘合剂”凝胶)或涂覆在透明树脂层和漫射膜之间的环氧树脂。

在一些实施例中，透明树脂层的厚度范围从10μm到100μm(例如，大约30μm到60μm)，而漫射膜的厚度范围从10μm到300μm(例如，大约30μm到100μm)。漫射膜中光扩散剂的重量百分比为0.1-20wt％，例如1-10wt％、1-4wt％或7-10wt％。漫射膜中光漫射剂的密度与光漫射剂的重量百分比成比例。这样，通过调整在其预制过程中添加到漫射膜中的光漫射剂的重量百分比，可以调整漫射膜中光漫射剂的密度。

当LED芯片/封装呈现高度不均匀性时，可以使用具有高光漫射剂密度的漫射膜来减少其颜色和亮度的变化。相反，当LED芯片/封装高度均匀时，可以将光漫射剂的密度调节到较低值，而不会有颜色和亮度变化的风险。

与包含光漫射剂的模制层不同，漫射膜是使用已知的方法和设备进行预制的。漫射膜被进一步切割(例如，通过激光)以匹配方格状表面，其中切口与LED芯片和封装之间的空间/间隙相匹配，并且遮蔽胶带的剩余部分覆盖LED芯片/封装的顶面。

在制造漫射膜时，将所有成分，即树脂、光漫射剂和其它添加剂(如果需要)进行彻底混合，使得所得漫射膜具有相同或基本相同的光漫射剂密度以及整个漫射膜厚度均匀。

不同厚度的漫射膜具有不同的视觉效果，即较厚的漫射膜看起来较暗，并且比较薄的漫射膜具有更高程度的漫射效果。在一些实施例中，对于100μm厚的漫射膜，厚度变化应该在±5μm之内，例如在±1μm。相比之下，一个典型的模制层的厚度变化范围为±15μmto±20μm。

光漫射剂可以是任何市售的光漫射剂。例如，硅酮弹性体颗粒是常用的光漫射剂。也可以使用二氧化硅颗粒。这种颗粒的直径可以在1μm～5μm的范围内，如1μm～3μm。

可以用本领域已知的任何方法和设备将漫射膜涂覆到透明树脂层上面，以实现照明均匀性。因为漫射膜的制造独立于所述LED芯片/封装，所以它是流线型的、性价比较高，并且能够实现可预测的和可靠的照明均匀性效果。使用预制漫射膜代替模制漫射层可以精确控制光漫射剂的尺寸和密度及其厚度，从而实现不同视角混合光线环境下的最佳漫射效果。

由于来自不同供应商的LED芯片/封装的光图案是已知的，因此可以对漫射膜进行定制以补偿来自不同供应商或不同生产批次的LED芯片/封装的变化，例如通过校准光漫射剂的浓度和漫射膜的厚度来优化视觉效果。同理，通过在不同供应商提供的不同批号LED芯片/封装上涂覆不同的漫射膜，可以减少所得LED显示器的色移。因此，LED显示器的视角扩大但不会发生显著的颜色偏移。例如，在没有涂覆漫射膜的情况下，LED显示器在出现明显的颜色偏移之前的视角小至15°，而在涂覆漫射膜之后，LED显示器的视角大于45°。

参考图9，左上图904示出了在没有漫射膜的情况下，当视角大于15°或小于-15°时，红色(912)、绿色(914)和蓝色(916)的亮度发散。同样，右上图906示出了在没有涂覆漫射膜的情况下，当视角大于30°或小于-30°时，存在可辨别的红色偏移(即，红色支配其他两种颜色)。另一方面，左下方的图表908示出，对于漫射膜，红色(918)、绿色(920)和蓝色(922)的亮度在-60°至+60°的视角范围内变化很小。相应地，右下图表(910)示出，对于漫射膜，由于Δ_U’V小于0.01，在-60°至+60°的视角范围内没有发生可辨别的色移。由于漫射膜是平面形状，它的漫射效应在所有方向都表现出来，这意味着ΔU’和ΔV’值都减小了。

图8示意性地示出了用于制造本实用新型的LED显示器的一个示例性过程。该过程从步骤802开始，然后进行步骤804，其中对显示器是由LED芯片组成还是由LED封装组成进行确定。该确定工作可以通过自动方式进行，例如通过搜索包含显示器条形码与显示器组成关联关系的预先配置好的显示器数据库，计算机化设备读取与显示器相关联的条形码即可确定所述显示器是由芯片组成还是由封装组成，或者通过手动方式进行(即操作人员可以从视觉上直观地判断所述显示器是否包含芯片或封装)。如果所述显示器包含LED芯片阵列，则该过程进行到步骤806。否则，该过程进行到步骤812。步骤806和812都可以通过使用已知的方法或工具来完成。

在显示器由LED芯片组成的情况下，填充步骤806涉及用黑色树脂填充LED芯片之间的间隙/空间，然后进行到步骤808。在步骤808中，采取必要的措施以确保黑色树脂不覆盖LED芯片的顶表面，例如，使用掩蔽工艺。该过程进行到步骤810，在该步骤中，透明树脂层被敷设在LED芯片和黑色树脂填充物的顶面之上。

在显示器由LED封装组成的情况下，填充步骤812涉及用黑色树脂填充封装之间的间隙，然后进行到步骤814。在步骤814中，采取必要的措施(例如应用遮蔽带)以确保黑色树脂不会污染LED封装的顶部。该过程进行到步骤816，其中透明树脂层敷设在封装和黑色填充物的顶部。

在步骤810和816中，通过使用本领域已知的方法和工具，在透明树脂层上照射预制的漫射膜，最后该过程在步骤820结束。

漫射膜薄膜还有一个好处，就是可以遮盖其所覆盖表面上的瑕疵。例如，透明树脂层中的气泡(模制过程的副产品)在敷设漫射膜后不那么可见了。

在本实用新型的一些实施例中，可以选择性地将黑粉末添加到漫射膜中以减少LED显示面板的暗度。例如，在漫射膜中加入质量百分比为0.3％的黑粉(即，膜总质量的0.3％为黑粉)，可能会导致LED显示面板亮度降低10％。黑色粉末是纳米级尺寸的碳/石墨粉(例如，尺寸约为100埃)。

在本实用新型的一些实施例中，漫射膜的顶表面可以被粗糙化以减少其光泽度。观看者可能会看到从光面LED显示面板反射的图像，这可能是不可取的。通过调整漫射膜的粗糙度，可以根据需要调整LED显示面板的光泽度。

在一些进一步的实施例中，可以在LED芯片/封装的顶部和漫射膜之间放置间隔物。在用黑色树脂填充LED芯片/封装之间的间隙之后，可以使用另一种遮蔽工艺来产生间隔物。例如，与LED芯片/封装顶部表面的大小和位置相匹配的孔可以打到遮蔽胶带上，例如，使用激光束。冲孔可以用一层树脂来填充。树脂固化后，揭除遮蔽胶带，在LED芯片/封装的顶部留下树脂柱，作为LED表面和扩散膜底部之间的间隔物。在制造过程中可以对树脂柱的高度进行控制，例如，遮蔽胶带的厚度，从而可以精确控制隔离物的厚度。

一般认为，每个示例中的特征或方位的描述适用于其他示例中的类似特征或方位。如果所描述的技术按照不同的顺序执行，和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件可以按照不同的方式进行组合，和/或由其他组件或其等同物进行替换或补充，则可以实现合适的结果。

因此，本实用新型的范围不是由详细描述所限定的，而是由权利要求及其等同物进行限定，并且权利要求及其等同物范围内的所有变化都应被解释为包括在本实用新型中。

Claims (6)

1.一种LED显示器，其特征在于，包括：

安装在基板上的多个发光元件，其中多个发光元件之间的间隙用黑色树脂填充至不高于每个发光元件的顶表面的高度，以形成平滑表面；

附着在平滑表面上的透明树脂层；以及

通过粘合剂附着到透明树脂层的漫射膜。

2.根据权利要求1所述的LED显示器，其特征在于，所述漫射膜是预制的。

3.根据权利要求2所述的LED显示器，其特征在于，预制的所述漫射膜厚度范围为10μm至300μm。

4.根据权利要求2所述的LED显示器，其特征在于，每个发光元件是LED芯片或表面安装的LED封装。

5.根据权利要求2所述的LED显示器，其特征在于，预制的所述漫射膜的表面经过粗糙化以降低光泽度。

6.根据权利要求2所述的LED显示器，其特征在于，所述多个发光元件中的每一个的顶表面上设置有树脂柱。

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