具有硅衬底led芯片的显示屏的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及显示屏技术领域，尤其涉及一种具有硅衬底LED芯片的显示屏。该显示屏包括多个LED模块面板；LED模块面板包括LED单元和矩形面板；多个LED单元呈矩阵式设置在矩形面板上；矩形面板的第一端面设置有第一燕尾槽，其对应的第二端面设置有第一燕尾榫；第一燕尾槽靠近矩形面板的第三端面固定设置有定位块，第一燕尾榫靠近矩形面板的第三端面固定设置有定位槽，定位块与定位槽相适配；一LED模块面板的第一燕尾槽与另一相邻的LED模块面板的第一燕尾榫连接；LED单元包括硅衬底LED芯片。本实用新型的目的在于提供具有硅衬底LED芯片的显示屏，以解决现有技术中存在的显示屏的显示精度差和显示效果差的技术问题。
【专利说明】
具有硅衬底LED芯片的显示屏
技术领域
[0001]本实用新型涉及显示屏技术领域，尤其涉及一种具有硅衬底LED芯片的显示屏。
【背景技术】
[0002]从早期的黑白世界到色彩世界，显示屏走过了漫长而艰辛的历程，随着技术的不断发展，具有LED(发光二极管的简称)芯片的显示屏受到广泛的重视和快速的发展。具有LED芯片的显示屏通常称为LED显示屏(LED display);相对于传统的显示设备，LED显示屏是一种新型的显示设备，与传统的显示设备相比主要具有如下优点:
[0003]1、寿命长:LED显示屏的正常使用寿命是8-10万小时；如果每天24小时不停的工作，其寿命都差不多近10年。因此，LED显示屏的寿命是传统显示设备的好几倍。
[0004]2、面积延展性:LED显示屏是由一个个小的LED模块面板组成，可任意延展，并实现无缝拼接。而LCD显示屏等传统显示设备面积大了难以实现延展、无缝拼接。
[0005]3、LED刷屏机可运用互动技术，增强刷屏机作为广告媒介与广告受众之间的互动，如定制触摸屏、实现云技术播控管理等。
[0006]4、显示效果:LED显示屏的高亮度、较广的观看角度和良好的色彩还原能力也优于IXD显不屏等传统显不设备。LED刷屏机一般用于机场、商场、酒店、尚铁、地铁、影院、展会、写字楼等，目标客户消费能力强，具有巨大的广告价值。
[0007]然而，现有的具有LED芯片的显示屏的拼接工艺，直接将LED模块面板的矩形面板互相抵接，无任何有效的定位、固定措施，易导致LED模块面板在拼接时存在缝隙、多个LED模块面板的表面不平整，影响显示屏的显示精度和显示效果;尤其严重影响了该显示屏在需要透过显示画面识别信息的特殊领域方面的应用与推广。
[0008]另外，具有LED芯片的显示屏在运输、搬运、安装途中的碰撞、颠簸等进一步加大了LED模块面板之间的拼接缝隙以及多个LED模块面板的表面的不平整度，进一步影响了显示屏的显示精度和显示效果。
[0009]目前国际上商品化的氮化镓(GaN)基LED均是在蓝宝石衬底或碳化硅衬底上制造的；由于碳化硅衬底成本昂贵，因此现有的具有LED芯片的显示屏多采用蓝宝石衬底LED。由于蓝宝石的导电性和导热性差，该显示屏长期运行后会产生大量的热量，该热量能够加大LED模块面板之间的拼接缝隙以及多个LED模块面板的表面的不平整度，进而进一步影响了显示屏的显示精度和显示效果。
[0010]我国自主研制的硅衬底LED芯片，具有优良的导热导电性能，且价格相对便宜。具体而言，硅衬底LED芯片与蓝宝石衬底LED、碳化硅衬底LED相比主要具有如下优势:一是硅材料比蓝宝石和碳化硅价格便宜，而且生产效率更高，因此成本低廉，能使LED芯片成本比蓝宝石衬底芯片大幅降低;二是硅衬底LED芯片具有优良的性能，该芯片的抗静电性能好，寿命长，可承受的电流密度高；三是该芯片封装工艺简单，芯片为上下电极，单引线垂直结构，在器件封装时只需要单电极引线，简化了封装工艺，节约封装成本。
[0011]现有技术中，还没有将硅衬底LED芯片应用于显示屏；即使将硅衬底LED芯片代替蓝宝石衬底LED芯片应用于显示屏，仅能解决显示屏长期运行后会产生的热量问题，但不能解决现有的LED模块面板之间的拼接结构以及拼接工艺造成的显示屏的显示精度差和显示效果差的技术问题。
[0012]因此，本申请针对上述问题提供一种新的具有硅衬底LED芯片的显示屏，结合新的LED模块面板之间的拼接结构以及拼接工艺，再结合硅衬底LED芯片的优良特性，以解决现有的显示屏的显示精度差和显示效果差的技术问题。
【实用新型内容】
[0013]本实用新型的目的在于提供具有硅衬底LED芯片的显示屏，以解决现有技术中存在的显示屏的显示精度差和显示效果差的技术问题。
[0014]本实用新型提供的具有硅衬底LED芯片的显示屏，包括多个LED模块面板;所述LED模块面板包括LED单元和矩形面板;多个所述LED单元呈矩阵式设置在所述矩形面板上；
[0015]所述矩形面板具有两个板面和相对的第一端面、第二端面;所述第一端面设置有沿所述第一端面的长度方向延伸的第一燕尾槽;所述第二端面设置有沿所述第二端面的长度方向延伸的第一燕尾榫；
[0016]所述矩形面板还具有相对的第三端面和第四端面;所述第一燕尾槽靠近所述第三端面固定设置有定位块，所述第一燕尾槽靠近所述第四端面敞口；所述第一燕尾榫靠近所述第三端面固定设置有定位槽，所述定位块与所述定位槽相适配；
[0017]一所述LED模块面板的所述第一燕尾槽与另一相邻的所述LED模块面板的所述第一燕尾榫连接；
[0018]所述LED单元包括硅衬底LED芯片;所述硅衬底LED芯片包括氮化镓基外延结构;所述氮化镓基外延结构依次包括硅衬底层、缓冲层和氮化镓层；
[0019]所述缓冲层包括氮化铝层、氮化镓铝层、氮化硅层中的一层或者多层。
[0020]进一步地，所述第一燕尾榫靠近所述第四端面固定设置有所述定位槽。
[0021]进一步地，所述第三端面设置有沿所述第三端面的长度方向延伸的第二燕尾槽；所述第四端面设置有沿所述第四端面的长度方向延伸的第二燕尾榫;所述第二燕尾榫能够与所述第二燕尾槽相适配。
[0022]进一步地，所述第一燕尾槽的深度大于所述第一燕尾榫的高度。
[0023]进一步地，所述定位块的顶面与所述第一燕尾槽的槽底之间的距离不大于所述第一燕尾槽的深度。
[0024]进一步地，所述定位块的形状为矩形柱、圆形柱和椭圆形柱中的一种;所述定位槽的形状与所述定位块的形状相适应；
[0025]所述第一燕尾槽的槽角为45度、50度和60度中的一种;所述第一燕尾榫的榫角与所述第一燕尾槽的槽角相同。
[0026]进一步地，所述缓冲层为依次层叠的多层氮化铝层。
[0027]进一步地，所述缓冲层包括氮化铝层和氮化硅层;所述氮化铝层设置于所述氮化娃层和所述娃衬底层之间。
[0028]进一步地，所述氮化硅层的厚度小于所述氮化铝层的厚度。
[0029]进一步地，所述缓冲层的厚度范围为10nm-120nmo
[0030]本实用新型提供的具有硅衬底LED芯片的显示屏，通过在矩形面板的端面上设置第一燕尾槽与第一燕尾榫，也即在LED模块面板的端面上设置第一燕尾槽与第一燕尾榫，以使相邻的LED模块面板通过第一燕尾槽与第一燕尾榫的燕尾卯榫结构配合连接，以使本申请的显示屏的相邻LED模块面板可以紧密配合，使相邻LED模块面板之间基本没有拼接缝隙，以减少灰尘等物进入显示屏内部影响显示屏的性能；同时燕尾卯榫结构能够使多个LED模块面板在拼接后的形成稳定、牢固、表面平整的显示屏，极大减少了在运输、搬运、安装途中的碰撞、颠簸对显示屏的影响，提高了显示屏的显示精度和显示效果;通过定位槽和定位块，可以更加精准的定位安装第一燕尾槽与第一燕尾榫，进一步减少了在运输、搬运、安装途中的碰撞、颠簸对显示屏的影响，进一步提高了显示屏的显示精度和显示效果;通过采用硅衬底LED芯片，其优良的导热导电性能，极大减少了蓝宝石衬底LED芯片长期运行后产生大量的热量，进而减少了该热量对LED模块面板之间的拼接缝隙以及多个LED模块面板的表面平整度的影响，进而进一步提高了显示屏的显示精度和显示效果。硅衬底LED芯片较之蓝宝石衬底LED芯片、碳化娃衬底LED芯片，还具有价格便宜、尺寸大、晶体质量尚等优点。综上，本申请的具有硅衬底LED芯片的显示屏，通过燕尾卯榫结构、定位槽和定位块改进了相邻LED模块面板之间的拼接结构及拼接工艺，再结合硅衬底LED芯片的优良特性，极大提高了显示屏的显示精度和显示效果。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本实用新型实施例提供的具有硅衬底LED芯片的显示屏的结构示意图；
[0033]图2为本实用新型实施例提供的具有硅衬底LED芯片的显示屏的LED模块面板的结构示意图；
[0034]图3为本实用新型实施例提供的具有硅衬底LED芯片的显示屏的第一燕尾槽和第一燕尾榫的主视图；
[0035]图4为图3所示的第一燕尾槽和第一燕尾榫的俯视图；
[0036]图5为本实用新型实施例提供的具有硅衬底LED芯片的显示屏的氮化镓基外延结构的结构示意图。
[0037]附图标记:
[0038]!-LH)模块面板；2-LED单元；21-硅衬底层；
[0039]22-缓冲层；221-氮化铝层； 222-氮化硅层；
[0040]23-氮化镓层； 3-矩形面板；31-第一端面；
[0041]32-第二端面； 33-第三端面； 34-第四端面；
[0042]35-第一燕尾槽；351-第一燕尾榫；
[0043]36-定位槽；361-定位块。
【具体实施方式】
[0044]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0045]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0046]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0047]实施例
[0048]参见图1-图5所示，本实施例提供了一种具有硅衬底LED芯片的显示屏；图1为本实施例提供的具有娃衬底LED芯片的显不屏的结构不意图；图2为本实施例提供的具有娃衬底LED芯片的显示屏的其中一个LED模块面板的结构示意图；图3为本实施例提供的具有硅衬底LED芯片的显示屏的第一燕尾槽和第一燕尾榫的主视图；图4为图3所示的第一燕尾槽和第一燕尾榫的俯视图；图5为本实施例提供的具有硅衬底LED芯片的显示屏的氮化镓基外延结构的结构示意图。
[0049]参见图1-图5所示，本实施例提供的具有硅衬底LED芯片的显示屏，包括多个LED模块面板I; LED模块面板I包括LED单元2和矩形面板3;多个LED单元2呈矩阵式设置在矩形面板3上;其中，方形面板为一种特殊的矩形面板3，矩形面板3的具体大小尺寸可根据工厂的加工能力、矩形面板的造价、LED单元的布局等多种因素决定。可选地，LED单元2通过娃胶或者环氧树脂封装在矩形面板3上。
[0050]矩形面板3具有两个板面(图中未标记)和相对的第一端面31、第二端面32;第一端面31设置有沿第一端面31的长度方向延伸的第一燕尾槽35;第二端面32设置有沿第二端面32的长度方向延伸的第一燕尾榫351;
[0051]可选地;矩形面板3具有贯穿两个板面的多个灯孔(图中未标记)，灯孔内固定连接LED单元2;也即多个灯孔也呈矩阵式排列。通过灯孔以便于封装LED单元2，还便于矩形面板3的两个板面保护LED单元2，减少LED单元2受外力损伤、损坏的概率。
[0052]矩形面板3还具有相对的第三端面33和第四端面34，也即第三端面33、第四端面34分别与第一端面31、第二端面32相邻；第一燕尾槽35靠近第三端面33固定设置有定位块361，第一燕尾槽35靠近第四端面34敞口 ；第一燕尾榫351靠近第三端面33固定设置有定位槽36，定位块361与定位槽36相适配。通过将定位块361设置在第一燕尾槽35靠近第三端面33的位置、以及将定位槽36设置在第一燕尾榫351靠近第三端面33的位置，以便于定位块361和定位槽36的生产加工，简化生产工艺，降低制造加工难度。
[0053]一 LED模块面板I的第一燕尾槽35与另一相邻的LED模块面板I的第一燕尾榫351连接;通过燕尾槽与燕尾榫结构的连接，以使第一燕尾榫351沿第一燕尾槽35的长度方向插入第一燕尾槽35内，相对于矩形槽等槽型，其精度高，结构稳定，还可以避免在显示屏上使用螺钉、螺栓等连接件，降低了人工装配的误差;还使相邻LED模块面板I之间基本没有拼接缝隙，提高了显示屏的显示精度和显示效果，同时也提高了显示屏的美观性。
[0054]LED单元2包括硅衬底LED芯片；硅衬底LED芯片包括氮化镓基外延结构；氮化镓基外延结构从下至上依次包括硅衬底层21、缓冲层22和氮化镓层23。由于在硅衬底上外延氮化镓，其晶格失配较高;而且，硅衬底和氮化镓之间具有较大的热膨胀系数，还导致较大的热失配，造成高温生长后降温的过程中外延结构层将承受很大的张应力，由于外延结构层的厚度远小于衬底厚度，所以外延结构层会产生裂纹；另外，镓与硅衬底还会发生化学反应。通过在硅衬底层21和氮化镓层23之间设置缓冲层22，以解决上述问题，也即解决晶格失配较高、热膨胀系数失配较大、外延结构层产生裂纹、镓与硅衬底发生化学反应等问题。
[0055]优选地，缓冲层22包括氮化铝层、氮化镓铝层、氮化硅层中的一层或者多层。
[0056]本实施例中所述具有硅衬底LED芯片的显示屏，通过在矩形面板3的端面上设置第一燕尾槽35与第一燕尾榫351，也即在LED模块面板I的端面上设置第一燕尾槽35与第一燕尾榫351，以使相邻的LED模块面板I通过第一燕尾槽35与第一燕尾榫351的燕尾卯榫结构配合连接，以使本申请的显示屏的相邻LED模块面板I可以紧密配合，使相邻LED模块面板I之间基本没有拼接缝隙，以减少灰尘等物进入显示屏内部影响显示屏的性能；同时燕尾卯榫结构能够使多个LED模块面板I在拼接后的形成稳定、牢固、表面平整的显示屏，极大减少了在运输、搬运、安装途中的碰撞、颠簸对显示屏的影响，提高了显示屏的显示精度和显示效果;通过定位槽36和定位块361，可以更加精准的定位安装第一燕尾槽35与第一燕尾榫351，进一步减少了在运输、搬运、安装途中的碰撞、颠簸对显示屏的影响，进一步提高了显示屏的显示精度和显示效果;通过采用硅衬底LED芯片，其优良的导热导电性能，极大减少了蓝宝石衬底LED芯片长期运行后产生大量的热量，进而减少了该热量对LED模块面板I之间的拼接缝隙以及多个LED模块面板I的表面平整度的影响，进而进一步提高了显示屏的显示精度和显示效果。硅衬底LED芯片较之蓝宝石衬底LED芯片、碳化硅衬底LED芯片，还具有价格便宜、尺寸大、晶体质量高等优点。综上，本申请的具有硅衬底LED芯片的显示屏，通过燕尾卯榫结构、定位槽36和定位块361改进了相邻LED模块面板I之间的拼接结构及拼接工艺，再结合硅衬底LED芯片的优良特性，极大提高了显示屏的显示精度和显示效果。
[0057]本实施例的可选方案中，第一燕尾榫351靠近第四端面34固定设置有定位槽36;也即第一燕尾榫351的两端均具有定位槽36，以避免第一燕尾榫351需要沿一个固定方向插入第一燕尾槽35，进而提高多个LED模块面板I通过燕尾卯榫结构连接的便宜度。
[0058]本实施例的可选方案中，第三端面33设置有沿第三端面33的长度方向延伸的第二燕尾槽(图中未示出)；第四端面34设置有沿第四端面34的长度方向延伸的第二燕尾榫(图中未示出)；第二燕尾榫能够与第二燕尾槽相适配；以进一步减少多个LED模块面板I之间的拼接缝隙以及多个LED模块面板I的表面的不平整度，进而提高显示屏的显示精度和显示效果O
[0059]本实施例的可选方案中，第一燕尾槽35的深度大于第一燕尾榫351的高度；以避免第一燕尾榫351插入第一燕尾槽35时因第一燕尾榫351与第一燕尾槽35的配合问题而使相邻LED模块面板I之间的拼接缝隙变大，以使相邻LED模块面板I之间基本没有拼接缝隙。
[0060]进一步地，参见图4所示，定位块361的顶面为远离第一燕尾槽35的槽底的一面，定位块361的底面设置在第一燕尾槽35的槽底上;定位块361的顶面与第一燕尾槽35的槽底之间的距离不大于第一燕尾槽35的深度;优选地，定位块361的顶面与第一燕尾槽35的槽底的距离小于第一燕尾槽35的深度；以避免定位块361影响第一燕尾榫351在第一燕尾槽35内的滑动。优选地，定位块361可以为矩形面板3的一部分。
[0061]本实施例的可选方案中，定位块361的形状为矩形柱、圆形柱和椭圆形柱中的一种;定位槽36的形状与定位块361的形状相适应。也即，定位块361的形状为矩形柱时，定位槽36的形状也为矩形柱槽;定位块361的形状为圆形柱时，定位槽36的形状也为圆形柱槽；优选地，定位块361的形状为矩形柱，定位槽36的形状为相应的矩形柱槽。
[0062]优选地，第一燕尾槽35的槽角为45度、50度和60度中的一种;第一燕尾榫351的榫角与第一燕尾槽35的槽角相同。燕尾槽的槽角为45度、50度或60度为常见的角度，便于燕尾槽与燕尾榫的生产加工，还便于降低生产成本。
[0063]本实施例的可选方案中，缓冲层22为依次层叠的多层氮化铝层，以提高晶格的质量，减少外延结构产生裂纹，还可防止镓对硅衬底的回熔。
[0064]本实施例的可选方案中，参见图5所示，缓冲层22包括氮化铝层221和氮化硅层222;氮化铝层221设置于氮化硅层222和硅衬底层21之间。通过氮化铝层221以提高晶格的质量，减少外延结构产生裂纹，还可防止镓对硅衬底的回熔;通过氮化硅层222以进一步提高晶格的质量以及减少外延结构产生裂纹。
[0065]进一步地，氮化硅层222的厚度小于氮化铝层221的厚度；以进一步提高晶格的质量，减少外延结构产生裂纹。
[0066]本实施例的可选方案中，缓冲层22的厚度范围为10nm-120nm。缓冲层22如果太薄无法完全覆盖硅衬底表面;如果太厚，生长完成后的降温过程中，缓冲层22和硅衬底不均匀的收缩会导致缓冲层22开裂，进而影响氮化镓层23的质量。优选地，缓冲层22的厚度范围为50nm-80nm;缓冲层22 的厚度例如可以为 50nm、60nm、7 Onm、7 5nm、80nm。
[0067]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，包括多个LED模块面板;所述LED模块面板包括LED单元和矩形面板;多个所述LED单元呈矩阵式设置在所述矩形面板上； 所述矩形面板具有两个板面和相对的第一端面、第二端面;所述第一端面设置有沿所述第一端面的长度方向延伸的第一燕尾槽;所述第二端面设置有沿所述第二端面的长度方向延伸的第一燕尾榫； 所述矩形面板还具有相对的第三端面和第四端面;所述第一燕尾槽靠近所述第三端面固定设置有定位块，所述第一燕尾槽靠近所述第四端面敞口；所述第一燕尾榫靠近所述第三端面固定设置有定位槽，所述定位块与所述定位槽相适配； 一所述LED模块面板的所述第一燕尾槽与另一相邻的所述LED模块面板的所述第一燕尾榫连接； 所述LED单元包括硅衬底LED芯片;所述硅衬底LED芯片包括氮化镓基外延结构;所述氮化镓基外延结构依次包括硅衬底层、缓冲层和氮化镓层； 所述缓冲层包括氮化铝层、氮化镓铝层、氮化硅层中的一层或者多层。2.根据权利要求1所述的具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，所述第一燕尾榫靠近所述第四端面固定设置有所述定位槽。3.根据权利要求1所述的具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，所述第三端面设置有沿所述第三端面的长度方向延伸的第二燕尾槽;所述第四端面设置有沿所述第四端面的长度方向延伸的第二燕尾榫;所述第二燕尾榫能够与所述第二燕尾槽相适配。4.根据权利要求1所述的具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，所述第一燕尾槽的深度大于所述第一燕尾榫的高度。5.根据权利要求4所述的具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，所述定位块的顶面与所述第一燕尾槽的槽底之间的距离不大于所述第一燕尾槽的深度。6.根据权利要求1所述的具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，所述定位块的形状为矩形柱、圆形柱和椭圆形柱中的一种;所述定位槽的形状与所述定位块的形状相适应； 所述第一燕尾槽的槽角为45度、50度和60度中的一种;所述第一燕尾榫的榫角与所述第一燕尾槽的槽角相同。7.根据权利要求1-6任一项所述的具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，所述缓冲层为依次层叠的多层氮化铝层。8.根据权利要求1-6任一项所述的具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，所述缓冲层包括氮化铝层和氮化硅层;所述氮化铝层设置于所述氮化硅层和所述硅衬底层之间。9.根据权利要求8所述的具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，所述氮化硅层的厚度小于所述氮化铝层的厚度。10.根据权利要求1-6任一项所述的具有硅衬底LED芯片的显示屏，其特征在于，所述缓冲层的厚度范围为10nm-120nmo
【文档编号】G09F9/33GK205564183SQ201620385334
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】陈瑞
【申请人】超汇科技有限公司