一種COB顯示模塊的封裝方法及其顯示模塊與流程

2023-04-26 04:13:46 2

本發明屬於光電器件的製造領域，具體涉及一種COB顯示模塊的封裝方法及其顯示模塊。

背景技術：

近年來，LED顯示技術得到了快速的發展，深受人們的青睞，其廣泛應用於大型廣場、金融市場、機場、銀行、醫院和商場等場合。隨著LED顯示技術的發展，產品日益向高密度、小間距及全彩化等高解析度的方向發展。目前，RGB顯示分立器件的最小尺寸範圍是0.5-1.0mm，單一器件小型化面臨著晶片組裝、封裝及測試等諸多問題，並且RGB顯示分立器件的小型化製造成本偏高。此外採用分立器件，進行顯示屏集成時，受安裝間距的影響，導致顯示屏的集成密度降低。

COB技術(Chil-on-Board)也稱為「晶片直接貼裝技術」，是指將裸晶片直接粘貼在線路板上，然後進行引線鍵合，再用有機膠將晶片和引線包封保護的工藝。超小間距COB顯示模塊化是解決RGB LED小型化的有效手段，在同一基板表面上設置多個發光單元，每一個發光單元分別由一個紅光LED晶片、一個綠光LED晶片和一個藍光LED晶片組成，並利用板上線路進行線路互聯大大降低了RGB LED小型化顯示的集成難度。但超小間距COB顯示模塊化面臨的一個問題是相鄰封裝顯示單元的晶片發光會相互幹擾，導致顯示對比度下降。為了解決這一問題，現有技術中利用黑色封裝材料將RGB顯示單元隔離提高COB顯示模塊顯示對比度。

如公開號為CN103531108的中國專利申請公開了一種LED顯示屏及其封裝方法，請參閱圖1，其為該專利申請公開的LED顯示屏剖面局部結構示意圖，該顯示屏包括：基板11、至少一塊驅動晶片12以及至少一發光單元13；該發光單元13設置在基板11正面，該驅動晶片12焊接在基板11背面，其通過基板11與發光單元13電連接，用於驅動控制發光單元；在發光單元13上覆蓋設置有保護層15，在每個發光單元13之間的保護層15中通過模壓模型方式設置有切縫16，該切縫16的深度小於保護層15的厚度，利用點膠機在該切縫中填充有摻雜黑色素的環氧樹脂AB膠作為遮光層，使得一部分發光單元13所發出的光線被遮光層吸收或發生反射現象，進而減少相鄰兩組發光單元13之間所發出的光線的混光現象，提高顯示對比度。

但是由於該切縫16通過模壓模型設置形成，切縫16設置的深度小於保護層15的厚度， 切縫16未接觸基板11的上表面，導致相鄰發光單元13發出的部分光線會通過切縫16下方與基板11上表面之間的保護層產生混光現象，不能完全避免混光現象；並且在切縫16底部未與空氣連通，在切縫中填充環氧樹脂AB膠時，容易產生填充不均勻或產生氣泡等缺陷，所形成的遮光層不能有效吸收或者反射發光單元13所發出的光線。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術中的缺點與不足，提供一種低成本、操作簡單、完全避免相鄰發光單元混光現象的COB顯示模塊的封裝方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種COB顯示模塊的封裝方法，包括如下步驟：

步驟S1：製備基板：所述基板包括層疊設置的上層線路板和下層線路板，在上層線路板上設置N個LED發光單元安裝區，其中N為大於或等於1的整數，在下層線路板上設置至少一個貫穿下層線路板的通孔，該通孔與上層線路板的LED發光單元安裝區邊界處正對；

步驟S2：固晶：在上層線路板的LED發光單元安裝區固定安裝LED發光單元；

步驟S3：封裝：在固裝有LED發光單元的上層線路板上表面封裝一保護層，並使其包覆LED發光單元；

步驟S4：切割流道：沿LED發光單元安裝區的邊界進行穿透保護層及上層線路板的切割，形成與下層線路板的通孔連通的流道；

步驟S5：注膠：通過該下層線路板的通孔將邊界材料注入流道內，形成遮光層。

相對於現有技術，本發明的COB顯示模塊封裝方法將流道的深度穿透保護層及上層線路板，並通過下層線路板底部通孔注入的方式在流道上形成遮光層，該遮光層可完全阻隔基板上相鄰兩LED發光單元的混光幹擾，提高其顯示對比度。通過下層線路板設置的通孔注入邊界材料，降低了邊界材料的注入難度。

進一步，在所述步驟S4中，所述流道的切割深度大於或等於保護層與上層線路板的厚度之和，並且小於保護層與基板的厚度之和。通過設置流道的切割深度值，將邊界材料通過通孔注入至流道中，形成嵌入基板表面的遮光層，完全阻隔上層線路板上相鄰LED發光單元之間的相互混光現象，提高顯示對比度。

進一步，所述通孔與上層線路板的LED發光單元安裝區邊界交匯處正對。將通孔設置在此位置，注膠過程中，邊界材料通過通孔可實現多流道流入，降低了邊界材料的注入難度。

進一步，通過基板底部垂直注入或者基板底部側面注入邊界材料。注膠方式多樣，可根據實際需要選擇不同注膠方式，滿足實際需求。

進一步，在所述步驟S5中，將設有凹槽的模具設置在下層線路板的底面，所述模具的凹 槽內注入邊界材料；通過凹槽將邊界材料分配到下層線路板的通孔中，進而流入所述流道內形成遮光層，並在所述下層線路板底面形成平衡層。採用這種方法，邊界材料可通過多個通孔和流道進行填充，降低了注入難度，並且利用邊界材料自身的流動性，使得填充均勻平整不易產生氣泡等。在形成遮光層的同時，形成了平衡層，可避免應力集中導致的COB顯示模塊變形。

進一步，在所述步驟S1中，還包括步驟：在下層線路板底面設置溝道；在所述步驟S5中，同時在所述溝道內注入邊界材料，以在該溝道內形成平衡層。得到邊界材料雙面成型的COB顯示模塊，具有極好的應力平衡作用，可以避免COB顯示模塊變形。

同時，本發明還提供了採用所述封裝方法製造的顯示模塊。

一種COB顯示模塊，包括基板、LED發光單元、保護層和遮光層。所述基板包括層疊設置的上層線路板和下層線路板，所述上層線路板上設置有N個LED發光單元安裝區，其中N為大於或等於1的整數，所述LED發光單元分別設置在LED發光單元安裝區內，所述保護層覆蓋在該上層線路板的上表面並包覆其上的LED發光單元；在每個LED發光單元安裝區邊界上刻有穿透保護層和上層線路板的流道，所述下層線路板上設置至少一個貫穿下層線路板的通孔，所述通孔與所述流道連通；所述遮光層以注入的方式通過所述通孔填充在所述流道內。

相對於現有技術，本發明的COB顯示模塊，在相鄰LED發光單元間設置的邊界材料為共用邊界，提高邊界材料的利用率，縮小了發光單元之間的間距，且遮光層嵌入基板表面，完全避免了相鄰發光單元混光現象，在保證集成密度增加的同時提高了顯示對比度。

進一步，所述流道深度大於或等於保護層與上層線路板的厚度之和，並且小於保護層與基板的厚度之和。因而填充於所述流道內的遮光層嵌入基板表面，完全阻隔上層線路板上相鄰LED發光單元之間的相互混光現象，提高顯示對比度。

進一步，所述下層線路板的底面設置有平衡層，所述平衡層嵌入該下層線路板的底面或覆蓋在該下層線路板的底面。在底面設置平衡層，邊界材料雙面成型，可避免因應力集中導致的COB顯示模塊的變形。

進一步，所述流道的深度為0.08-0.3mm。

進一步，所述平衡層為網狀或樹枝狀。通過設置不同形狀的平衡層，提供相應的應力平衡作用，避免COB顯示模塊變形。

為了更好地理解和實施，下面結合附圖詳細說明本發明。

附圖說明

圖1是現有技術中一種LED顯示屏剖面局部結構示意圖。

圖2是本發明實施例1的COB顯示模塊封裝方法的步驟流程圖。

圖3是本發明實施例1製備基板底部的俯視圖。

圖4是圖3在a-a』方向的剖面圖。

圖5是本發明實施1例固晶後的俯視圖。

圖6是圖5在b-b』方向的剖面圖。

圖7是本發明實施1例封裝後的俯視圖。

圖8是圖7在c-c』方向的剖面圖。

圖9是本發明實施1例切割流道後的俯視圖。

圖10a是圖9在d-d』方向的剖面圖。

圖10b是圖9在e-e』方向的剖面圖。

圖11是本發明實施例1注膠後的俯視圖。

圖12是圖11在f-f』方向的剖面圖。

圖13是本發明實施例1從底部垂直注膠的示意圖。

圖14是本發明實施例1從底部側面注膠的示意圖。

圖15是本發明實施例2注膠後底部的俯視圖。

具體實施方式

實施例1

請參閱圖2，其為本發明的COB顯示模塊的封裝方法步驟流程圖，本發明的COB顯示模塊的封裝結構可以通過以下步驟實現：

步驟S1：製備基板100。

請參閱圖3和圖4，其分別是本發明步驟S1的基板100底部俯視圖和剖面圖。在本實施例中，該基板100包括層疊設置的上層線路板120和下層線路板140，所述上層線路板120和所述下層線路板140均可以是單層線路板或者多層線路板。在所述上層線路板120上設置N個用以安放N組發光單元的LED發光單元安裝區122，其中N為大於或等於1的整數。該步驟中設置的LED發光單元安裝區122小於1.0mm*1.0mm。所述下層線路板140設有驅動及控制電路，其通過上層線路板120控制驅動每個發光單元的發光。在所述下層線路板140上設置至少一個通孔142，所述通孔142與上層線路板120的LED發光單元安裝區122的邊 界處正對，在本實施例中，所述通孔142與上層線路板120的LED發光單元安裝區122邊界交匯處正對。

步驟S2：固晶。

請參閱圖5和圖6，其分別是本發明步驟S2的俯視圖和剖面圖。在所述上層線路板120上的各個LED發光單元安裝區122上分別固定安裝LED發光單元200。在本實施例中，所述LED發光單元200為一組RGB LED晶片，包含一個紅光LED晶片、一個綠光LED晶片和一個藍光LED晶片。

步驟S3：封裝。

請參閱圖7和圖8，其分別是本發明步驟S3的俯視圖和剖面圖。在固定有LED發光單元200的上層線路板120的表面上覆蓋一保護層300，使其包覆每一個LED發光單元200，之後進行固化。其中，所述保護層是矽膠、矽樹脂、環氧樹脂中的一種或幾種或者是上述材料中的一種或幾種與碳粉的混合物，形成厚度範圍為0.2-1.0mm的透明層或半透明層。

步驟S4：切割流道。

請參閱圖9，其是發明步驟S4的俯視圖，同時參閱圖10a和圖10b，其分別是發明步驟S4在d-d』和e-e』方向上的剖面圖。待保護層300固化後，使用劃片機沿所述LED發光單元安裝區122的邊界進行穿透保護層300及上層線路板120的切割，直至露出下層線路板的通孔。在本實施例中，其切割深度大於或等於所述保護層300的厚度與所述上層線路板120厚度之和並且小於保護層300的厚度與基板100厚度之和，在上層線路板120上形成與下層線路板140上的通孔142連通的流道124。所述流道124的深度為0.08-0.3mm。在步驟S4中，不局限於使用劃片機切割流道，使用其他具有切割作用、可以切割形成該流道的設備均可。

步驟S5：注膠。

請參閱圖11、圖12，其分別是本發明步驟S5的俯視圖、剖面圖。從下層線路板140的底面，通過通孔142將邊界材料注入至流道124內，所述邊界材料填充流道124和通孔142，用以在相鄰LED發光單元安裝區122之間形成遮光層400，從而有效阻隔相鄰兩發光單元之間相互混光的影響。所述邊界材料為黑色封裝膠體材料。所述注膠過程可採用注射、傳遞塑封或模壓塑封等方法。所述注膠方式可以是通過基板底部垂直注入和基板底部側面注入。具體的，請參閱圖13和圖14，其分別為在基板100底部垂直注膠和在基板100底部側面注膠的示意圖，通過預先設置的與流道124相連通的通孔142注入邊界材料，降低了注入難度。

通過上述步驟，得到相鄰發光單元共用邊界材料的COB顯示模塊，提高邊界材料利用率，進一步縮小發光單元的間距，並且完全避免了相鄰發光單元相互混光的現象。

基於上述的方法，本發明還提供一種COB顯示模塊。請參閱圖11、圖12，其分別為COB 顯示模塊的俯視圖及剖面圖。該COB顯示模塊包括基板100、LED發光單元200、保護層300和遮光層400。

在本實施例中，所述基板100包括上層線路板120和下層線路板140，所述上層線路板120和所述下層線路板140均可以是單層線路板或者多層線路板。所述上層線路板120置於下層線路板140上。所述上層線路板120上設置N個LED發光單元安裝區122，其中N為大於或等於1的整數。所述LED發光單元200分別設置在LED發光單元安裝區122內，在本實施例中，每一個LED發光單元200為一組RGB LED晶片。所述保護層300覆蓋在該上層線路板120的上表面，並包覆其上的LED發光單元200。在保護層300和上層線路板120位於每個LED發光單元安裝區122邊界上刻有流道124，所述流道124的深度大於或等於保護層300與第一層線路板120的厚度之和並且小於保護層300與基板100的厚度之和。所述下層線路板140設有驅動及控制電路，其通過上層線路板控制驅動每一個發光單元的發光，在所述下層線路板140上設置至少一個通孔142，該通孔142與所述上層線路板120的流道124連通。在本實施例中，所述通孔142與所述上層線路板120的LED發光單元安裝區122邊界交匯處正對。通過向該通孔142注入邊界材料，在位於相鄰LED發光單元安裝區122之間的流道124內形成嵌入該保護層300和基板100上的遮光層400。在本實施例中，所述保護層300為厚度為0.2-1.0mm的透明層或半透明層，其是矽膠、矽樹脂、環氧樹脂中的一種或幾種或是上述材料中的一種或幾種與碳粉的混合物。所述遮光層400為黑色封裝膠體材料。

在本實施例中，在相鄰LED發光單元安裝區122之間形成遮光層400，所述遮光層400嵌入保護層300和基板100上表面，完全阻斷相鄰LED發光單元200發出光線的混光現象，並且所述遮光層400為相鄰LED發光單元安裝區122共用，進一步縮小LED發光單元200的間距，提高集成密度。

實施例2

本實施例與實施例1內容基本相同，其區別在於COB顯示模塊的封裝方法步驟S5以及COB顯示模塊的結構。

在步驟S5中，利用模具注入邊界材料，所述模具上設置有凹槽，將基板100置於模具中，其中，下層線路板140的底面與所述模具的凹槽相接觸。在注入過程中，從模具注入邊界材料，採用一定的注射壓力，使邊界材料從下層線路板140底部通過模具上的凹槽，分配到通孔142中並流入流道124內，並且在下層線路板140底面形成與模具凹槽形狀相對應的平衡層500。通過這種注入方式，實現邊界材料多流道注入，使邊界材料填充更均勻，不會產生氣泡，填充更平整。請參閱圖15，其為本實施例注膠後底部的俯視圖，在上層線路板120正 面和下層線路板140底面均形成網格狀邊界，通過該方法得到的是邊界材料雙面成型的COB顯示模塊，通過模具調整下層線路板140底面平衡層500的厚度，平衡COB顯示模塊正反兩面的收縮程度，避免應力向一側集中，進而避免COB顯示模塊變形。在步驟S5中，所述平衡層500的形狀不局限於網格狀，可以為樹枝狀等其他形狀，平衡層500的形狀是根據模具凹槽設置的形狀進行調整。

請參閱圖15，基於上述的方法，本發明還提供一種COB顯示模塊，進一步在下層線路板140底部設置網格狀平衡層500，所述平衡層500由模具形成，所述平衡層500的厚度可通過模具進行調整，所述平衡層500由邊界材料固化形成，所述COB顯示模塊為邊界材料雙面成型，可避免應力集中，避免COB顯示模塊變形。所述平衡層500的形狀不局限於網格狀，還可以為樹枝狀等其他形狀。

實施例3

本實施例與實施例1內容基本相同，其區別在於COB顯示模塊的封裝方法步驟S1、步驟S5以及COB顯示模塊的結構。

在步驟S1中，進一步利用模具或切割的方式在下層線路板140底面設置溝道，所述溝道同時與該下層線路板上的通孔連通，其形狀和深度可根據實際設計調整，所述溝道形狀為網格狀，也可以為樹枝狀等形狀。

在步驟S5中，在所述溝道內注入邊界材料，邊界材料通過溝道被分配到通孔中，以在下層線路板140底面形成嵌入在所述溝道及通孔內的平衡層，通過該方法得到的是邊界材料雙面成型的COB顯示模塊，通過調整下層線路板140底面的凹槽深度，平衡COB顯示模塊正反兩面的收縮程度，避免應力向一側集中，進而避免COB顯示模塊變形。

基於上述的方法，本發明還提供一種COB顯示模塊，進一步在下層線路板140底面設置溝道，所述溝道由模具加工形成或使用劃片機切割的方式形成，所述溝道的形狀和深度可根據設計進行調整。所述溝道內填充有邊界材料以形成平衡層。在本實施例中，所述COB顯示模塊為邊界材料雙面成型，可避免應力集中，避免COB顯示模塊變形。所述溝道的形狀為網格狀，也可以為樹枝狀等形狀。

另外，本發明所涉及的一種COB顯示模塊的封裝方法及其顯示模塊還具有其它變形實施例，例如：

(1)所述基板100不局限於僅包括上層線路板和下層線路板，只要所述基板100包括至少兩層線路板即可，當所述基板包括線路板層數大於兩層時，上層線路板120的結構設置不變，而除去上層線路板120外的其餘線路板需要設置至少一個貫穿其餘線路板的通孔142， 其他方法和結構不變。

(2)所述LED發光單元200不僅可以是一組RGB LED晶片，還可以是多組RGB LED晶片或者一組RGB LED晶片與一個白光LED晶片的組合，其他方法和結構不變。

相對於現有技術，本發明在下層線路板140上設置至少一個貫穿下層線路板140的通孔142，在所述發光單元安裝區122的邊界進行穿透保護層300和上層線路板120的切割，形成與通孔142連通的流道124，再通過通孔142注入邊界材料至流道124內，形成遮光層，有效阻斷相鄰兩發光單元之間混光的現象。在本發明的顯示模塊結構中，在保護層300和下層線路板120位於每個LED發光單元安裝區邊界上刻有流道，在下層線路板140上設置至少一個貫穿下層線路板140的通孔142，所述通孔142與所述流道124連通，所述遮光層400通過注入的方式填充在所述流道內，完全避免相鄰LED發光單元混光的現象，並且所述遮光層400為相鄰LED發光單元安裝區122共用，縮小發光單元之間的間距，實現高密度封裝。此外在下層線路板140底部設置有嵌入或覆蓋下層線路板140底面的平衡層，得到的是邊界材料雙面成型的COB顯示模塊，具有極好的應力平衡作用，可以避免COB顯示模塊變形。

本發明並不局限於上述實施方式，如果對本發明的各種改動或變形不脫離本發明的精神和範圍，倘若這些改動和變形屬於本發明的權利要求和等同技術範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形。