胶球封装式显示屏模块的制作方法

本发明涉及LED显示屏领域，尤其涉及胶球封装式显示屏模块。

背景技术：

发光二极管LED被广泛用于照明、背光、显示等技术领域。将LED作为像素点实现大屏幕显示的优点包括：亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定，因此其应用越来越广泛。

通常，一块大的LED显示屏是由多个LED显示屏模块拼接而成的。现有一种典型的LED显示屏模块如图1所示，模块框体1上有多个圆形开孔2，用于放置LED像素单元。LED像素单元的类型通常包括2R1G、2R1G1B、1R1G1B等。2R1G指一个像素单元有2个红色灯和1个绿色灯；2R1G1B指一个像素单元有2个红色灯、1个绿色灯和1个蓝色灯；1R1G1B指一个像素单元有1个红色灯、1个绿色灯和1个蓝色灯。

随着LED显示屏技术的发展，市场对LED显示屏的分辨率要求越来越高。通常来说，LED显示屏单位面积内的分辨率越高，需要屏体的LED像素点间距越小。用来在户外播放的户外LED显示屏需要在LED管芯周围灌注密封胶，由于用于限定密封胶的框体占据LED显示屏的大量有效面积，随着点间距的减小，这种密封方式阻碍LED像素点间距的进一步减小。

因此，如何提供能够获得像素点密度更高的LED显示屏模块是本领域技术人员亟待解决的问题。

针对现有技术中，LED显示屏模块的像素点密度受到限制的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对现有技术中，LED显示屏模块的像素点密度受到限制的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此本发明的主要目的是设计一种胶球封装式显示屏模块，以解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供一种显示屏模块，包括：电路基板；像素单元，所述像素单元位于电路基板之上并与所述电路基板上的电路电连接；以及密封胶球，所述密封胶球密封像素单元。

进一步地，所述密封胶球为类半球形。

进一步地，所述密封胶球为类半椭球形或蘑菇型。

进一步地，所述密封胶球的内部和/或表面具有用于改变光线传播方向的结构。

进一步地，该显示屏模块还包括非润湿结构，所述非润湿结构与密封胶不润湿，处于电路基板上并且位于密封胶球之间。

进一步地，所述密封胶是环氧树脂，所述非润湿结构材料为聚烯烃。

进一步地，所述像素单元是包括LED芯片的LED像素单元。

进一步地，所述像素单元包括驱动电路和/或控制电路和/或调光电路。

进一步地，所述电路基板与用于形成密封胶球的液态密封胶不润湿。

进一步地，该显示屏模块还包括润湿缓冲结构，所述润湿缓冲结构既与密封胶润湿，也与所述电路基板润湿，所述润湿缓冲结构位于所述密封胶球之下、所述电路基板之上。

根据本发明的另一个方面，提供一种显示屏模块的制造方法，包括：将像素单元附连到电路基板并与所述电路基板形成电连接；在所述电路基板的预定覆盖区域外形成非润湿结构，所述非润湿结构与密封胶不润湿，其中所述像素单元位于所述预定覆盖区域中；将密封胶置于所述预定覆盖区域中；对所述显示屏模块进行固化处理，使得密封胶固化形成密封胶球。

进一步地，在将所述密封胶置于所述预定覆盖区域中是通过丝网印刷工艺完成的。

进一步地，在将密封胶置于所述预定覆盖区域中之前，在所述预定覆盖区域上形成润湿缓冲结构，所述润湿缓冲结构既与密封胶润湿，也与所述电路基板润湿。

进一步地，在所述预定覆盖区域上形成润湿缓冲结构是通过丝网印刷工艺完成的。

进一步地，在所述电路基板的预定覆盖区域外形成非润湿结构包括：在所述预定覆盖区域上形成保护结构；在所述显示屏模块整个表面上形成非润湿结构材料层；去除所述保护结构以及所述保护结构上的非润湿结构材料层。

进一步地，在所述电路基板的预定覆盖区域外形成非润湿结构包括：形成非润湿结构膜，在所述非润湿结构膜具有孔洞，所述孔洞的位置和尺寸与所述预定覆盖区域的位置和尺寸对应；将所述非润湿结构膜对准并固定到所述电路基板上。

进一步地，在所述电路基板的预定覆盖区域外形成非润湿结构包括：形成非浸润结构糊料；形成非润湿结构拓印模板，非润湿结构拓印模板具有孔洞，所述孔洞的位置和尺寸与所述预定覆盖区域的位置和尺寸对应；在所述非润湿结构拓印模板的表面上形成非浸润结构糊料层；将所述非润湿结构拓印模板对准并拓印到所述电路基板，从而使非浸润结构糊料层转移到所述电路基板上；固化所述非浸润结构糊料层。

采用本发明的方案所形成的LED显示屏模具具有如下优点：LED像素单元密度高、LED显示屏分辨率高；工艺制程简单，合格率提高，产品成本低；无需LED显示屏密封框架；LED显示屏发光角度可控、一致性好。

附图说明

为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1是根据现有技术的LED显示屏模块的俯视图。

图2示出根据本发明的一个实施例制造的LED显示屏模块200的俯视图。

图3示出沿图2中的A-A线截取的LED显示屏模块的截面图。

图4示出用于辅助形成密封胶球的模具400的一个示例的截面图。

图5示出根据本发明的一个实施例制造的LED显示屏模块500的截面图。

图6示出据本发明的一个实施例的LED显示屏模块的制造方法。

图7示出接触角的示意图。

图8示出具有预定图案的聚烯烃塑料薄膜800。

图9A示出非润湿结构拓印模板900的俯视图。

图9B为沿图9A的AA线截取的截面图。

图9C示出形成一定厚度的聚烯烃糊层后的非润湿结构拓印模板900的截面图。

图9D示出电路基板上形成的非润湿结构。

图10示出根据本发明的一个实施例制造的LED显示屏模块1000的截面图。

具体实施方式

在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

实施例一

图2示出根据本发明的一个实施例制造的LED显示屏模块200的俯视图。如图2所示，LED显示屏模块200包括LED电路基板201、LED像素单元202以及密封胶球203。LED电路基板201可以是PCB电路板。LED显示屏模块200还包括设置在LED电路基板201正面、内部和/或背面的各种电路，LED显示屏模块200的正面和/或背面进一步还可以包括驱动控制装置和/或调光装置，然而，为突出本发明的发明点并且避免使说明书变得晦涩，本说明书未详细描述LED电路基板201上的具体电路和结构。LED像素单元202位于LED电路基板201之上并与LED电路基板201上的电路电连接。密封胶球203为透明封装胶，用于密封LED像素单元202。

LED像素单元202可以是单色、双基色或三基色(全彩)像素单元。单色是指显示屏只有一种颜色的LED灯，多为单红色，在某些特殊场合也可用黄绿色；双基色LED显示屏由红色和绿色LED灯组成；全彩色LED显示屏由红色、绿色和蓝色LED灯组成。在本发明的具体实施例中，LED像素单元202还可以选择性地包括驱动装置和/或控制装置和/或调光装置等。

图3示出沿图2中的A-A线截取的LED显示屏模块的截面图。在图3所示的实施例中，密封胶球203为类半球形，然而本发明的范围不限于此。在实际制造过程中，可通过具体工艺参数和结构来设定并调整密封胶球203大小和弧度。或者，在本发明的可选实施例中，密封胶球203可以是其它凸起形状，例如椭球形凸起、蘑菇形凸起等等。此外还可在密封胶的内部和/或表面形成各种用于改变光线传播方向的结构，例如，可以在密封胶中混入二氧化硅微粒或者在密封胶球的表面上形成另外的微小凸起，以利于LED发出的光线按预期的方式散射或聚集。

下面结合图2-4，详细介绍如何形成LED显示屏模块200。

首先，将LED像素单元202附连到LED电路基板201并与之形成电连接。

接下来，在LED像素单元202上形成所需形状的密封胶球203。

一种方式可通过模具辅助形成所需形状的密封胶球203。图4示出用于辅助形成密封胶球的模具400的一个示例的截面图。如图4所示，模具400包括用于限定密封胶球形状和大小腔体401的阵列。为了在形成LED像素单元202上所需形状的密封胶球203，预先将一定厚度的密封胶涂覆在LED电路基板201上，将模具400对准并放置在LED电路基板201上，在适当的压力作用下，密封胶流动并充满腔体401。为了便于腔体401内气体的排除，可任选地在腔体401的顶部设置通气孔402，而为了避免在对模具400施加压力过程中，密封胶流入通气孔402，至少应将腔体401的体积设置成大于或等于预期的密封胶球203的体积。接下来，对密封胶进行固化处理，然后使模具400脱离，得到图3所示的LED像素单元202被封装在胶球中的LED显示屏模块。

在本发明的实施例中，模具400可以由具有一定厚度的刚性材料形成，以确保在加压过程中不会发生显著变形。另外，为了便于模具400在密封胶固化后脱离，可以至少在模具400与密封胶接触的表面上覆盖与密封胶不润湿的材料层。例如，当选取环氧树脂胶作为密封胶时，可在刚性模具的表面上形成一层与环氧树脂胶不润湿的聚烯烃聚合物层。

在密封胶固化后，模具400从LED显示屏模块脱离，并重复用于下一LED显示屏模块的密封胶球的成型，因此，在大批量加工中，有利于节约制造成本。并且由于本发明的方案不需要在LED像素单元上方形成密封框架，LED像素单元的密度能够提高。

实施例二

图5示出根据本发明的一个实施例制造的LED显示屏模块500的截面图。如图5所示，LED显示屏模块500包括LED电路基板501、LED像素单元502以及密封胶球503。LED电路基板501可以是PCB电路板。LED显示屏模块500还包括设置在LED电路基板501正面、内部和/或背面的各种电路，LED显示屏模块500进一步还可以包括设置在LED电路基板501正面和/或背面的驱动控制装置和/或调光装置，然而，为突出本发明的发明点并且避免使说明书变得晦涩，本说明书未详细描述LED电路基板501上的具体电路和结构。LED像素单元502位于LED电路基板501之上并与LED电路基板501上的电路电连接。密封胶球503为透明封装胶，用于密封LED像素单元502。LED电路基板501上还包括非润湿结构504，该非润湿结构504位于密封胶球503之间。

下面结合图5-8，详细介绍如何形成LED显示屏模块500。

图6示出据本发明的一个实施例的LED显示屏模块的制造方法600。

首先，在步骤601，将LED像素单元502附连到LED电路基板501并与之形成电连接。

在步骤602，在密封胶球的预定覆盖区域外形成非润湿结构504，以确保密封胶球覆盖LED像素单元502并且仅限定在LED像素单元502周围预定的覆盖范围内，该非润湿结构504由与密封胶完全不润湿或润湿性较差的材料形成。

接下来，在步骤603，通过滴胶法，在LED像素单元502上形成所需形状的密封胶球503。通过滴胶设备的胶嘴将预定量的液态密封胶滴在覆盖区域中，并固化形成所需的密封胶球。

下面介绍液态密封胶与覆盖区域表面以及非润湿结构表面的作用关系。

总的说来，液体在固体表面能铺展，接触面有扩大的趋势，就是润湿，润湿指的是液体对固体表面的附着力大于其内聚力；而液体在固体表面不能铺展，接触面有收缩成球形的趋势，就是不润湿，不润湿指的是液体对固体表面的附着力小于其内聚力。

接触角是润湿程度的量度。如图7所示，接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ。

根据接触角的大小，可以预测如下几种润湿情况：

1)当θ＝0，完全润湿；

2)当θ﹤90°，部分润湿或润湿；

3)当θ＝90°，是润湿与否的分界线；

4)当θ﹥90°，不润湿；

5)当θ＝180°，完全不润湿。

为了使密封胶良好密封LED像素单元，所选择的密封胶应对粘接界面充分润湿，从而产生足够的胶接强度。而为了避免液态密封胶扩展到预定的覆盖区域之外，在覆盖区域外形成非润湿结构。可选择与密封胶接触角θ大于90°的固体材料作为非润湿结构的材料。因此，当预定量的液态密封胶滴在覆盖区域上时，密封胶不能在非润湿结构表面铺展，从而在自身表面张力的作用下收缩成球形。

返回图6，通过滴胶设备的胶嘴将预定量的液态密封胶滴到每个LED像素单元的覆盖区域之后，在步骤604，对LED显示屏模块进行固化、干燥等处理，使得密封胶固化，从而完成LED显示屏模块密封。

虽然在图5所示的实施例中，密封胶球503为类半球形，然而本发明的范围不限于此。在实际制造过程中，可通过对每个覆盖区域的滴胶量以及密封胶的成分来调整最终形成的密封胶球的形状和尺寸。还可在密封胶的内部形成各种用于改变光线传播方向的结构，例如，可以在密封胶中混入二氧化硅微粒或者在密封胶球的表面上形成另外的微小凸起，以利于LED发出的光线按预期的方式散射或聚集。

下面以环氧树脂作为密封胶、聚烯烃塑料作为非润湿结构为例，结合图5，介绍形成非润湿结构的几种方法。在将LED像素单元502附连到LED电路基板501并与之形成电连接之后，在预定的密封胶球覆盖区域上形成保护结构。例如，可通过光刻法或印刷法在预定的密封胶球覆盖区域上形成保护结构。接下来，可通过真空镀膜、浸涂或喷涂等方法在整个表面上形成聚烯烃塑料薄膜。然后，去除保护结构，从而仅在密封胶球覆盖区域之外的表面留下聚烯烃塑料薄膜作为非润湿结构。

形成非润湿结构的第二种方法包括：利用硅油、液体润滑剂与聚烯烃塑料粉末混合，搅拌成糊状，得到聚烯烃糊料；然后，可通过丝网印刷等方法将聚烯烃糊料按预定图案印刷到LED电路基板上；然后去除液体润滑剂、硅油并加热固化形成非润湿结构。

形成非润湿结构的第三种方法包括：如图8所示，首先通过本领域已知的方法形成具有预定形状的孔洞801的聚烯烃塑料薄膜800，该孔洞801的形状和位置与密封胶球覆盖区域的形状和位置对应；接下来将聚烯烃塑料薄膜800对准并固定到LED显示屏模块的电路基板上。

形成非润湿结构的第四种方法包括：首先制备聚烯烃糊料，例如，利用硅油、液体润滑剂与聚烯烃塑料粉末混合，搅拌成糊状，得到聚烯烃糊料；然后，如图9A-9B所示，图9A示出非润湿结构拓印模板900的俯视图，图9B为沿图9A的AA线截取的截面图，制作非润湿结构拓印模板900，其中孔洞901对应于密封胶覆盖区；如图9C所示，将拓印模板900的拓印面浸入聚烯烃糊料并在拓印面上形成一定厚度的聚烯烃糊层902；接下来将拓印模板900对准并拓印到LED电路基板903，从而使聚烯烃糊层902转移到LED电路基板903上，然后去除液体润滑剂、硅油并加热固化形成非润湿结构，如图9D所示。

然而本领域的技术人员应当意识到，本文公开的非润湿结构的形成方法仅用于解释本发明的目的，本发明的范围不限于所列出的形成方法或任意具体实现顺序，例如，可以首先在LED电路基板上形成非润湿结构，之后再将LED像素单元附连到LED电路基板。

另外，虽然图5中所示的非润湿结构504的高度低于LED像素单元502的高度，然而本领域的技术人员应该理解，图5所示的结构比例仅仅是用于阐释本发明的目的，非润湿结构504的高度既可低于LED像素单元502的高度，也可高于LED像素单元502的高度。在实际应用中，可根据LED显示屏模具的工作要求，具体确定非润湿结构504的具体尺寸参数。

在本发明的可选实施例中，还可在滴密封胶之前，在预定的密封胶覆盖区域上形成与密封胶润湿性更好的润湿缓冲结构。

实施例三

图10示出根据本发明的一个实施例制造的LED显示屏模块1000的截面图。如图10所示，LED显示屏模块1000包括LED电路基板1001、LED像素单元1002以及密封胶球1003。LED电路基板1001可以是PCB电路板。LED显示屏模块1000还包括设置在LED电路基板1001正面、内部和/或背面的各种电路，LED显示屏模块1000进一步还可以包括设置在LED电路基板1001正面和/或背面的驱动控制装置和/或调光装置，然而，为突出本发明的发明点并且避免使说明书变得晦涩，本说明书未详细描述LED电路基板1001上的具体电路和结构。LED像素单元1002位于LED电路基板1001正面之上并与LED电路基板1001上的电路电连接。密封胶球1003为透明封装胶，用于密封LED像素单元1002。LED电路基板1001上还包括润湿缓冲结构1004，该润湿缓冲结构904位于密封胶球1003与LED电路基板1001之间。

在本实施例中，选取与电路基板不润湿的密封胶形成密封胶球。例如，LED电路基板1001至少在其正面为聚四氟乙烯材料，并选取环氧树脂为密封胶。为了使密封胶对电路基板产生足够的胶接强度，可在密封胶覆盖区上形成润湿缓冲结构1004，所述润湿缓冲结构既与密封胶润湿，也与所述电路基板901润湿。作为一个示例，可通过丝网印刷方法在密封胶覆盖区上施加聚四氟乙烯表面处理剂作为润湿缓冲结构1004。然后，通过滴胶设备的胶嘴或丝网印刷方法将预定量的液态环氧树脂密封胶放置在覆盖区域中，并固化形成所需的密封胶球。

采用本发明的方案所形成的LED显示屏模具具有如下优点：

1.LED像素单元密度高、LED显示屏分辨率高；

2.工艺制程简单，合格率升高，产品成本降低；

3.无需LED显示屏密封框架；

4.LED显示屏发光角度可控、一致性好。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。