用于显示模块的模制对比度掩膜的制作方法

用于显示模块的模制对比度掩膜
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年5月9日提交的题为“molded contrast mask for display modules”的美国临时专利申请序列第62/845,555号的优先权权益，该美国临时专利申请的公开内容通过引用整体并入到本文中。


背景技术：

3.包括多个发光元件的显示器用于显示文本、图形或视频信息中的一个或更多个。在一些应用中，例如数字广告牌或记分牌，各个显示模块连接至一个或更多个支承结构，并且共同操作以形成更大的显示器。显示器可以在室外应用中操作，在室外应用中，明亮的阳光可能偶尔干扰文本、图形或视频信息的外观。


技术实现要素：

4.本公开内容描述了一种显示器，该显示器包括一个或更多个显示模块，所述显示模块被布置成产生包括文本、图形或视频信息的显示图像。每个显示模块包括直接连接至显示模块的电路板的前表面的对比度掩膜，以便为显示器提供改进的对比度，特别是在直射阳光下。在示例中，每个显示模块包括以像素组布置的多个发光元件，其中，邻近像素之间的像素间距不大于约4毫米，并且在一些示例中不大于2.5毫米，并且对比度掩膜直接模制到电路板的前表面以形成窗口，每个窗口围绕显示模块的一个或更多个像素。
附图说明
5.附图通过示例而非限制的方式一般性地示出了本文档中所讨论的各种实施方式。
6.图1是包括多个单独的显示模块的示例显示器的局部立体图，所述多个单独的显示模块以协作方式操作以在发光显示器上显示信息。
7.图2是示例显示模块的立体图，该显示模块可以用作图1的示例显示器中的各个显示模块中的一个显示模块。
8.图3是示例显示模块的正视图，该显示模块包括直接模制到显示模块的电路板的前表面的对比度掩模。
9.图4是沿图3中的线4-4截取的图3的示例显示模块的横截面侧视图。
10.图5是形成具有直接模制到显示模块的电路板的前表面的对比度掩模的示例显示模块的示例方法的流程图。
11.图6是具有直接模制到显示模块的电路板的前表面的对比度掩模的显示模块的多个发光元件的示例封装的特写正视图。
12.图7是沿图6中的线7-7截取的图6的示例封装和示例对比度掩膜的横截面侧视图。
13.图8a、图8b和图8c是具有各种示例构造的发光元件的示例封装的正视图。
具体实施方式
14.以下详细描述包括对附图的参照，附图形成详细描述的一部分。附图通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体实施方式。这些实施方式，在此也被称为“示例”，被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合示例实施方式，可以利用其他实施方式，或者可以进行结构和逻辑改变。虽然将结合列举的权利要求描述公开的主题，但是将理解，例示的主题不旨在将权利要求限制于公开的主题。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来限定。
15.说明书中对“一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式”等的引用指示所描述的实施方式可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定是指相同的实施方式。此外，当结合实施方式描述特定特征、结构或特性时，认为结合其他实施方式来影响这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的，而不管是否明确描述。
16.以范围形式表示的值应以灵活的方式解释为不仅包括作为范围界限明确列举的数值，而且包括该范围内包含的所有单个数值或子范围，就如同明确列举了每个数值和子范围。例如，“约0.1％至约5％”的浓度范围应被解释为不仅包括明确列举的约0.1重量％至约5重量％的浓度，而且包括在所示范围内的各个浓度(例如，1％、2％、3％和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％和3.3％至4.4％)。
17.在本文档中，术语“一”、“一个”或“该”用于包括一个或多于一个，除非上下文另外清楚地指明。除非另外指明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”。除非另外指明，否则当提及所列组时，语句“至少一个”用于表示该组的成员中的一个或者两个或更多个的任何组合。例如，语句“a、b和c中的至少一个”可以具有与“a；b；c；a和b；a和c；b和c；或a、b和c”相同的含义；或者语句“d、e、f和g中的至少一个”可以具有与“d；e；f；g；d和e；d和f；d和g；e和f；e和g：f和g；d，e和f；d，e和g；d，f和g；e，f和g；或d、e、f和g”相同的含义。a逗号可以用作小数标记左边或右边的定界符或数字组分隔符；例如，“0.000，1”相当于“0.0001”。
18.在整个本文档中，以范围格式表示的值应以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的界限明确列举的数值，而且包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围。例如，“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”的范围应被解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且包括在所示范围内的各个值(例如，1％、2％、3％和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则语句“约x至y”具有与“约x至约y”相同的含义。同样地，除非另外指明，否则语句“约x、y或约z”具有与“约x、约y或约z”相同的含义。
19.如本文所用，术语“约”可以允许值或范围的一定程度的可变性，例如，在所述值或范围的所述极限的10％内、5％内、1％内、0.5％内、0.1％内、0.05％内、0.01％内、0.005％内或0.001％内，并且包括确切的所述值或范围。
20.除非另外指明，否则本文所用的术语“方向”可以指代线性方向，以便描述或表征特定结构的物理位置，例如以便描述一个结构相对于另一个结构的物理位置。在一些具体示例中，术语“方向”用于指代一个或更多个参考方向，以便描述或表征一个结构相对于另一个结构的相对定位。例如，本领域技术人员公知的一组公共参考方向是用于描述三维欧
几里得空间的方向，并且特别是与三维笛卡尔坐标系的每个轴相关联的方向。如本领域技术人员将理解的，笛卡尔坐标通常用于通过定义三个假想参考轴来定义三维空间内的位置，所述假想参考轴通常被称为“x轴”、“y轴”和“z轴”，它们是成对垂直的。这些轴也可以用于定义与每个轴相关联的“方向”，在本文中称为“x方向”，定义为平行于x轴(但不一定与x轴重合)的线性方向，“y方向”，定义为平行于y轴(但不一定与y轴重合)的线性方向，以及“z方向”，定义为平行于z轴(但不一定与z轴重合)的线性方向。
21.如本文所用，术语“基本上”是指大部分或大多数，例如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％，或至少约99.999％或更多，或100％。
22.另外，应当理解，这里使用的措辞或术语，没有另外定义，仅是为了描述的目的而不是限制。章节标题的任何使用旨在帮助阅读文档，而不应被解释为限制，并且与章节标题相关的信息可以出现在该特定章节之内或之外。本文档中引用的所有出版物、专利和专利文献都通过引用整体并入本文，如同通过引用单独并入。在本文档与通过引用并入的那些文档之间的使用不一致的情况下，在并入的引用中的使用应当被认为是对本文档的使用的补充；对于不可调和的不一致性，以本文档中的使用为准。
23.在本文所述的方法中，除了明确叙述时间或操作顺序时，可以在不背离所公开方法的原理的情况下以任何顺序执行动作。此外，指定的动作可以同时执行，除非明确的语言陈述它们可以单独执行。例如，所叙述的进行x的动作和所叙述的进行y的动作可以在单个操作内同时进行，并且所得到的过程将落入该过程的字面范围内。在权利要求中叙述首先执行一个步骤，然后随后执行若干个其他步骤，这应当被理解为意味着第一步骤在任何其他步骤之前执行，但是其他步骤可以以任何适当的顺序执行，除非在其他步骤中进一步叙述了顺序。例如，叙述“步骤a、步骤b、步骤c、步骤d和步骤e”的权利要求要素应被解释为表示首先进行步骤a，并且步骤b、c、d和e可以在步骤a与e之间以任何顺序进行，并且该顺序仍落入所要求保护的过程的字面范围内。给定的步骤或步骤的子集也可以被重复。
24.电子显示器
25.图1示出了被配置成显示图形、视频或文本中的一个或更多个的信息显示器10(也简称为“显示器10”)的示例。为了简洁起见，本公开内容将把在显示器10上呈现的信息称为“显示图像”。然而，本领域技术人员将理解，显示器10并不仅限于图形图像或静态图像，并且将理解“显示图像”的任何叙述是指在相同时间段期间呈现在显示器10上的显示图形信息(例如，旨在表示概念的真实或假想对象的图像)、视频信息(例如，连续显示以便模仿运动的一系列两个或更多个图像)或文本信息(例如，旨在表示语言或其他通信的字母、数字、符号或其他字符)中的一个或任何组合。显示器10包括安装至一个或更多个支承件(例如支承底架14(也称为框架14))的一个或更多个单独的显示模块12。
26.在一些示例中，本文描述的显示器10被构造用于向相对大量的观看者相对大规模的显示一个或更多个显示图像，所述显示器是例如用于诸如体育场或竞技场或大型音乐会竞技场或竞技场的大型场所的视频显示器，或数字或视频广告牌显示器上的显示器。在示例中，显示模块12或支承底架14或两者包括在相对于每个显示模块12的一个或更多个位置处的安装结构或装置，以将每个显示模块12安装或连接至支承底架14，例如一个或更多个闩锁。图1示出了显示模块12中的一个显示模块相对于支承底架14处于倾斜位置，这可以在
显示模块12处于安装至支承底架14或从其拆卸的过程中时发生。显示器10中的其他显示模块12已经被安装至支承底架14，例如利用一个或更多个闩锁或其他安装硬件。在显示器10由多个显示模块12形成的示例中，多个显示模块12一起操作，使得整个显示器10表现为单个较大的显示表面16。显示器10可以被配置成在显示表面16上显示显示图像。多个发光元件18安装至显示表面16。例如，每个发光元件18可以安装至相应显示模块12的一个或更多个安装结构，例如电路板、封装或模块框架中的一个或更多个。在这样的示例中，以协作的方式控制发光元件18，使得显示器10在显示表面16上示出显示图像。
27.发光元件18可以是任何类型的已知的或尚待发现的用于从小区域发射光的发光技术，例如，使得从一定距离，来自任何特定发光元件18的光将呈现为小的光点。如下面更详细描述的，在一些示例中，每个发光元件18足够小，使得其可以与足够小的区域中的一个或更多个附加发光元件18协作，以便作为单独的像素出现，例如，其将作为单个离散光点出现，其本身可以与多个其他像素协作以形成正在显示表面16上显示的显示图像的视觉表示。特别地，发光元件18可以是任何类型的发光技术，其是或可用于显示视觉信息，例如视频信息、图形信息或文本信息。在提交本技术时，发光二极管(light-emitting diode，led)是用于本文所述类型的视频或图形显示器的最常见的发光技术之一。因此，为了简洁起见，本公开内容的其余部分将涉及可以在显示器中使用的发光元件，包括图中所示的发光元件18，将被称为led 18。然而，本领域技术人员将理解，在本公开内容使用术语“发光元件”、“发光二极管”或“led”的任何时候，其不仅指代在提交时理解的led，而且还指代其他发光技术和装置，包括但不限于液晶显示装置(liquid crystal display device，lcd)、有机发光二极管(organic light-emitting diode，oled)、发光晶体管装置(light-emitting transistor，let)、有机发光晶体管(organic light-emitting transistor，olet)、表面传导电子发射器显示装置(surface-conduction electron-emitter display device，sed)、场发射显示装置(field-emission display device，fed)、量子点显示装置(例如量子点液晶显示装置(quantum dot liquid crystal display device，qd-lcd)或量子点发光二极管显示装置(quantum dot light-emitting diode display device，qd-led)、液晶显示装置(ferro-liquid display device，fld)和厚膜介电电致发光装置(thick-film dielectric electroluminescent device，tdel)。
28.图2是可以在图1的显示器10中使用的示例显示模块12的立体图。显示模块12包括被配置成提供显示视觉内容的正面20。多个led 18位于正面20上，并且led 18可以以这样的方式操作，即显示模块12将显示显示图像的至少一部分(例如，要在显示器10上显示为显示图像的整个视频、图形或文本的至少一部分)。显示模块12的正面20相对于一个或更多个邻近放置的显示模块12的正面20对齐和定向，使得正面20组合并协作形成整个显示器10的整个显示表面16(图1所示)。多个显示模块12以这样的方式一起操作，即以结合的方式显示图像，使得整个显示器10对于观看者来说表现为比各个显示模块12更大的单个显示器。
29.在示例中，led 18被布置成像素22的阵列(在图2中最佳地看到)。每个像素22包括一个或更多个紧密靠近地分组在一起的led 18。像素22的接近允许显示器10以这样的方式操作，即它们将向显示器10的观看者显现以形成可识别的形状，例如字母或数字以显示文本信息，或者可识别的几何形状以显示图形或视频信息。在一些示例中，多个led 18包括在像素22的每一个中的多个不同颜色的led 18，其可以协作地操作以例如使用加色方法显示
对于显示器10的观看者而言看起来是不同颜色的光谱。在常见示例中，每个像素22包括红色led 18、绿色led 18和蓝色led 18，其中，每个像素22的红色、绿色和蓝色led协作以基于像素22中的led 18中的一个、两个还是全部三分被点亮以及以什么强度来提供人类可见的实质上整个色谱。本领域技术人员将理解，根据显示器10所需的特定颜色和性能，可以为每个像素22选择led 18的特定颜色的其他组合。显示器10还可以在需要时通过去激活或关闭像素22的指定区域中的led来在显示器的一部分上提供黑色或空的观察表面。
30.在图2所示的示例中，每个像素22包括以指定像素形状布置的多个led 18。图2的示例示出了线性或基本线性的像素形状，其包括在共同方向上对准或基本对准的三个led 18(例如，对应于上述红色led 18、绿色led 18和蓝色led 18)，诸如在图2所示的像素22的垂直对准的像素形状中。本领域技术人员将理解，可以使用除了垂直或基本垂直的像素22之外的像素形状，包括但不限于：在非垂直方向上定向的线性或基本线性的像素(例如，水平或基本水平的像素形状或对角线的像素形状)，或在指定几何形状的每个顶点具有一个或更多个led的几何像素形状(例如，由三个led形成的三角形像素，由四个led形成的四边形像素等)。
31.在示例中，像素22以网格状阵列(诸如包括以指定间隔距离间隔开的像素22的指定数量的行和指定数量的列的网格)布置。在一些示例中，邻近像素22之间的指定间隔，也称为“像素间隔”或“像素间距”，在整个显示表面16上是均匀的或基本均匀的。在一些示例中，每行像素22与任一侧上的邻近行间隔指定的均匀或基本均匀的像素间距，并且类似地，每列像素22与任一侧上的邻近列间隔相同的指定的均匀或基本均匀的像素间距。均匀或基本均匀的像素间隔为显示图像提供了对于显示器10的视图来说看起来是实心或均匀形状的几何形状，并且可以为观看者增加显示图像的真实性和/或增加要在显示器10上显示的期望内容的保真度。
32.像素间距的大小可以根据显示器10的大小(例如，显示表面16的总表面积，其还可以根据显示表面16沿着一个或更多个限定方向的长度来描述，所述限定方向例如为显示器10在第一方向上的宽度(例如水平或基本水平的方向)和显示器在通常垂直于第一方向的第二方向上的高度(例如垂直方向))、显示器10与显示器10的观看者之间的预期距离、以及为显示器10选择的指定分辨率。如本文所使用，术语“分辨率”是指显示器中的像素22在所限定方向中的一个或更多个中的总数目，例如在第一方向(例如，对应于显示器10的宽度的水平或基本水平方向)或第二方向(例如，对应于显示器10的高度的垂直或基本垂直方向)或两者中。“分辨率”还可以根据像素密度(例如在一个或更多个所限定的方向上每单位面积或每单位长度的指定像素数)来定义。本领域技术人员将理解，显示器的像素密度与像素间距逆相关——例如，随着像素间距越来越小，像素密度越来越大。
33.在一些示例中，如下面更详细描述的，led 18以多个分立电子装置的形式提供，有时称为led封装。在示例中，每个led封装包括一个或更多个led 18以及用于照明和控制所述一个或更多个led 18的至少一部分支持电子器件。根据指定的像素间距的大小，每个led封装可以被构造用于单独的led 18(在这种情况下，包括多个led 18的像素22将由相等数量的led封装构成)或者每个像素22可以由其自己的led封装构成(在这种情况下，led封装将包括作为像素22的一部分的所有led18以及用于那些led 18的支持电子器件)。
34.在示例中，显示器10用控制软件和/或一个或更多个硬件控制器控制，使得显示图
像被分解成坐标。每个坐标可以对应于整个显示器10内的指定像素位置，并且控制软件和/或一个或更多个硬件控制器可以根据指定显示器10内的每个坐标的条件的程序来操作每个像素，并且控制每个像素22，使得它将看起来发射满足所指定的条件的光。例如，如果显示器10正在显示一系列显示图像(呈现为静态图像，或呈现为运动视频)，则可以向控制软件和/或一个或更多个硬件控制器馈送与该系列显示图像相对应的数据，并且控制软件和/或一个或更多个硬件控制器可以将该系列显示图像分解成针对每个像素22的条件——诸如该系列消息内的时间、像素22在该时间要显示的色调、像素22在该时间要显示的颜色饱和度、以及像素22在该时间的强度。控制软件和/或一个或更多个硬件控制器还可以将关于颜色(例如，色调和饱和度)和强度的信息转换成特定像素22中的每个led 18的特定操作参数，诸如将被供应给该像素22中的红色led 18、蓝色led 18和绿色led 18的功率以及为了在指定时间实现指定颜色和强度而持续多长时间。控制软件和/或一个或更多个硬件控制器然后可以向像素22或向各个led 18，例如向与每个像素22相关联的一个或多个led封装发送控制信号，以根据指定系列的显示图像来操作每个像素22。尽管如上概述的像素的网格或网格状阵列是常见的，但是在不脱离本公开内容的范围的情况下，本文描述的显示器10可以使用led 18的其他布置，或者可以使用用于寻址led 18的其他系统。
35.对比度掩模
36.在示例中，显示器10包括一个或更多个结构——其被构造成增强从led 18发射的光与显示图像中的暗色或黑色的外观之间的对比度——也简称为“对比度增强结构”，以便改善显示图像的可视性、可读性或总体外观中的一个或更多个。对比度增强结构可以由诸如黑色材料的暗色材料制成，或者可以被制成或以其他方式着色成诸如黑色的暗色，以覆盖或干扰与每个像素22相关联的一个或更多个led封装周围的区域，否则这些区域可能反射或扭曲从像素22发射的光。一个或更多个对比度增强结构可以例如通过最小化或消除光晕效应的发生来例如减少从像素22发射的光的反射或扭曲，以减少在各个像素22或led 18周围光晕效应的发生。当显示器10暴露于明亮的且直接照射到显示器表面16上的光时，例如当阳光照射在显示器10上时，一个或更多个对比度增强结构还可以改善显示器10的可视性并产生显示图像。例如，一个或更多个对比度增强结构还可以遮蔽一个或更多个相应的led 18使其免受直射阳光或其他明亮照明的影响，这可防止或减少led 18的眩光，已知眩光干扰led 18的真实颜色的投射。
37.图1和图2示出了一个或更多个对比度增强结构的示例，该对比度增强结构采用对比度掩膜24的形式，也称为置于每个显示模块12的正面20上的外壳24。除了增强led 18的对比度之外，对比度掩膜24还可以为led 18、显示表面16和显示模块12的电子部件中的一个或更多个提供保护。
38.如上所述，显示器10上邻近像素22之间的间距，也称为“像素间距”，与显示器10的像素密度和整体分辨率成反比。显示模块行业的趋势是越来越小的像素间距，以提供越来越清晰的显示图像的显示，该显示图像包括越来越小的图像特征，非常类似于电视技术(例如，从标准清晰度到720p高清晰度到1080p高清晰度到超高清电视，例如4k uhd和8k uhd)和数字摄像机技术(例如，到越来越高的传感器分辨率)的趋势。因此，大型led显示器的客户对于越来越小的像素间距提出了大量需求，并且led显示模块产业强烈地鼓励制造具有越来越小的像素间距的显示器。
39.如将理解的，像素间距可能的最小尺寸取决于若干技术领域中可用的技术。例如，像素间距的尺寸很大程度上取决于各个部件(例如led 18和led封装)可以制造得多小同时仍然提供期望的规格(例如亮度、颜色密度、颜色范围、功率使用、典型部件寿命和预期部件可靠性)以及部件可以间隔得多近并且仍然以那些期望的规格操作(例如是否存在可以将部件足够近地安装在电路板上以实现更小的像素间距的制造技术)。通过这些技术的进步，对于大规模led显示器而言可靠可实现的最小像素间距已经从2012年的4毫米(“mm”)减小到2018年的2.5mm或更小。
40.虽然led技术、支持电子器件技术和制造技术的进步已经使得越来越小的像素间距可靠地成为可能，但是像素间距距离的这种缩小已经导致了其他挑战。例如，非常小的像素间距，例如小于约4mm的那些间距，尤其是2.5mm或更小的那些间距，可能使得难以在邻近像素22之间，例如在形成像素22的led封装之间安装对比度增强结构。也难以将对比度增强结构可靠地固定到显示模块12上。当像素间距较大时，例如5mm或更大，则通常与显示模块分开制造对比度增强结构，例如通过模制塑料外壳或百叶窗结构，然后将其咬合或以其他方式固定到显示模块上。这种类型的单独形成的对比度增强结构也被称为“次级部分”或“次级对比度结构”。然而，在较小的像素间距间隔(例如，4mm或更小，且尤其是2.5mm或更小)的情况下，变得难以或不可能通过常规制造方法(例如，注射模制或其他模制技术)来制作次级对比度结构，因为这样的次级对比度结构的一些特征的尺寸简单地太小而无法经由常规方法可靠且可预测地制作。
41.本公开内容描述了一种对比度增强结构，其通过制造直接模制到显示模块上的一个或更多个对比度增强结构，例如通过直接模制到其上安装有led或led封装的电路板上，来避免次级对比度结构的这种问题。本公开内容的主题的发明人已经发现，通过模制，并且特别是通过直接模制到电路板或其他电子器件支承结构上形成一个或更多个对比度增强结构可以允许将一个或更多个对比度增强结构制造得足够小以装配在安装至电路板的led或led封装之间，使得即使在具有小或非常小的像素间距，例如4mm或更小，并且特别是2.5mm或更小的显示器上，也可以使与从led发射的光相关联的不利影响，例如上述的失真或眩光最小化。
42.图3示出了示例显示模块30的一部分的俯视图，其结合了直接模制的对比度增强结构或以上总结的结构的概念。图4示出了图3所示的显示模块30的横截面侧视图。如图3和图4所示，显示模块30包括多个封装32，它们以阵列(例如图3所示的线性阵列)布置。每个封装32包括一个或更多个发光元件，例如一个或更多个led(未示出)，并且还可以包括用于对一个或更多个发光元件供电和控制的支持电子器件的至少一部分，例如驱动器、控制电路等。如上所述，在提交时，led是用于这种类型的显示模块中的发光元件的最常见类型的发光技术，因此，为了清楚起见，封装32将被称为“led封装32”，尽管封装32不限于led技术。这样，图3和图4可以被认为是显示模块30的较大显示表面的一部分(类似于图1和图2的显示器10的显示表面16)例如构成显示表面的一行像素的一部分的特写视图。
43.在示例中，每个led封装32包括构成显示模块30内的单个像素的所有led，类似于上面针对图1和图2中的显示器10描述的led 18的像素22。例如，如果显示模块30被设计成每个像素包括一个红色led、一个绿色led和一个蓝色led，那么在一个示例中，每个led封装32包括三个(红色led、绿色led和蓝色led)。每个led封装32还可以包括支持电子器件的至
少一部分，该支持电子器件提供来自led封装32上的led的光发射，例如led驱动器或其他电子部件，以允许红色led发射红光，绿色led发射绿光，以及蓝色led发射蓝光。led封装32被电安装至电子器件支承结构34，例如印刷电路板34(为了简洁，下文简称为“电路板34”)。电路板34还可以包括已经预先形成或预先安装至电路板34的表面上或者预先形成在电路板34内或通过电路板34的其他结构，例如用于led封装32的支承电子器件或者用于向led封装32传输信号或电力或从其传输信号或电力的导电迹线(图3和图4中未示出)。
44.在每个led封装32对应于显示模块30的像素(例如，每个led封装32包括红色led、绿色led和蓝色led)的示例中，led封装32在电路板34上的与显示模块30的像素之间的期望间隔相对应的指定位置处安装至电路板34。换句话说，led封装32被安装至电路板34，使得led封装32以指定的像素间距——在图3和图4中被指定为“pp”——间隔开。
45.在图3和图4所示的示例中，每个led封装32经由一个或更多个导线36或其他电连接装置电连接至电路板34，所述导线或其他电连接装置各自电连接至电路板34上的对应连接焊盘38和led封装32上的对应连接焊盘40。电路板34上的每个连接焊盘38可以经由一个或更多个电连接，例如电路板34上的电迹线(未示出)，电连接至支持电子器件，例如控制器。每个连接焊盘40可以电连接至led封装32中的一个或更多个电子器件，例如led封装32中的一个或更多个led或用于led的支持电子器件。每个led封装32也可以经由表面安装连接而电连接至电路板34，以代替或附加于一个或更多个导线36，例如led封装32的后侧，其电连接至电路板34的前表面44上的相应表面安装连接焊盘(未示出)。
46.显示模块30还包括对比度掩模42，其例如通过至少连接至电路板34的前表面44而直接连接至电路板34(或连接至电路板34的表面上的涂层或膜)。如本文所用，术语“直接连接至”、“直接连接”等，当涉及如图3至5所示的示例对比度掩模42的对比度掩模时，是指对比度掩模的一个表面的至少一部分物理地附接至电路板34的一个或更多个表面的至少一部分。对比度掩模42与电路板34之间的直接连接可以指对比度掩模42的一种或多种材料在直接连接的表面处(化学地或物理地)结合到电路板34的一种或多种材料(例如，其中，对比度掩模42与电路板34物理接触，如图3至5所示)，或者其可以指对比度掩模42的一种或多种材料例如用粘合剂材料粘附至电路板34的表面，或者指对比度掩模42的一种或多种材料粘附至电路板34的表面上的涂层或膜。
47.在示例中，例如通过模制工艺将对比度掩模42模制到电路板34的至少前表面44上，其中，对比度掩模材料以与对比度掩模42的一个或更多个期望的对比度增强结构相对应的指定几何形状模制到至少前表面44上，例如在以下参照图5更详细描述的示例中。在图3和图4所示的示例中，对比度掩模42已经被模制以在对比度掩模42中或通过对比度掩模42形成多个窗口46，led封装32和/或led像素以及在一些示例中电路板34的一部分通过这些窗口46暴露在正面方向。这样，多个窗口46允许由led封装32的led产生的光的至少指定部分从led封装32发出，以在由显示模块30形成的显示表面上提供显示图像(可能与靠近显示模块30定位的一个或更多个其他显示模块结合和协调，类似于上面关于图1和图2的显示器10所述的)。每个窗口46提供用于从一个或更多个led封装32和/或向显示模块30上的一个或更多个像素发射光的路径。
48.如本文所用，术语“窗口”可以指穿过整个对比度掩模42的开口，例如，使得电路板34的前表面44的一部分暴露(如图3和图4的示例所示)，或者可以指对比度掩模42与led或
led封装32接触但仍有来自led的光从显示模块30向前发射的路径的开口。换句话说，只要由led产生的光的指定部分从led封装32向前发射以提供显示图像，“窗口”就不需要穿过整个对比度掩模42。
49.在图3和图4所示的示例中，在对比度掩模42中或通过该对比度掩模具有一个窗口46，其对应于显示模块30上的每个单独的led封装32或led像素。在对比度掩模42中或通过对比度掩模42形成窗口46导致形成对比度掩模42的材料的内壁48，内壁48的每一个将一对邻近的led封装32分开，在图4中最佳地看到。每个内壁48还部分地限定内壁48位于其间的每个窗口46的周边边缘。窗口46的形成还导致在每个最外侧的led封装32(例如，图3和图4中的最左侧和最右侧的led封装32)与显示模块30的外边缘52之间形成外壁50，其中，每个外壁50将最外侧的led封装32与外边缘52分开，并且还部分地限定了窗口46的围绕最外侧的led封装32的周边边缘。
50.如上所述，图3所示的示例显示模块30仅包括单行led封装32，以简化结构的图示和识别。然而，如上所述，本公开内容的显示模块30不限于单行led封装32，并且可以包括led封装32的阵列(例如，多行led封装32形成行和列的网格或网格状阵列)。在显示模块30包括多于一行的led封装32的示例中，对比度掩膜42不仅可以包括将led封装32与同一行(即，在图3的从左到右延伸的行中)中的邻近led封装32分开的内壁48，而且还可包括将led封装32与同一列(即，在大致垂直于行的方向的方向上，例如在图3中的上下方向上)中的邻近led封装32分开的类似内壁。类似地，在显示模块30包括多于一行的led封装32的示例中，对比度掩模42可以包括外壁50或一系列外壁50，其围绕对比度掩模42的整个周边延伸并仅对应于显示模块30的横向最外侧led封装32(例如，沿显示模块30的最左侧、最右侧、最顶部和最底部边缘52)。
51.如以下参照图6至图8所示的示例更详细地描述的，对比度掩模42设计成使得窗口46尽可能小，同时仍允许从对应于每个窗口46的一个或多个led封装32发射指定量的光。换句话说，窗口46的开口的尺寸优选尽可能接近单独的led封装32的尺寸。窗口46的开口的尺寸优选尽可能小，使得对比度掩模42的材料尽可能多地覆盖电路板34，以便最大化对比度掩模42的对比度增强效果。这样，在一些示例中，对比度掩模42基本上覆盖电路板34的前表面44的除了由窗口46暴露的小表面积之外的所有表面积。然而，如上所述，存在大量用于窄像素间距pp(例如，4mm或更小的像素间距pp，并且优选地2.5mm或更小)的压力市场。当邻近led封装32之间的间距如此小时，在电路板34的前表面44上存在专用于每个led封装32的非常小的表面区域。将显示模块30的所有结构装配到该有限的表面区域上——包括led封装32本身、用于led封装32与电路板34之间的电连接的结构，例如导线36和连接焊盘38、以及对比度掩模42的结构，例如内壁48和外壁50、以及用于led封装32的任何其他支持电子器件——可能是非常困难的。
52.图5是制造显示模块的示例方法100的流程图，该显示模块具有直接模制到电路板或另一电子器件支承结构上的对比度掩模，例如模制到图3和图4所示的显示模块30的电路板34的对比度掩模42。图5中的每一组图示出了在工艺的特定阶段的结构的俯视图和横截面侧视图。
53.在示例中，方法100包括提供或接收电子器件安装结构，例如电路板34(由图5中的顶部两个结构表示)。在示例中，所提供或接收的电路板34可以包括主电路板本体以及一个
或更多个电连接结构，例如连接焊盘38，其可以在以下描述的后续处理步骤之前预先形成在电路板34上。电路板34还可以包括一个或更多个连接路径(未示出)，以将一个或更多个连接焊盘38电连接至一个或更多个其他结构或装置(未示出)，以使led封装32能够工作。
54.接下来，方法100可以包括，在步骤102处，将可模制材料模制到电路板34的前表面44上，以形成对比度掩膜42。在示例中，可模制材料包括可模制聚合材料，例如弹性聚合物或热塑性聚合物。用于形成对比度掩膜42的可模制材料可以包括任何材料，所述材料将可靠地结合或粘附至电路板34(例如，到电路板34的前表面44上)，并且一旦可模制材料形成并设置为对比度掩膜42，就可以选择成具有一个或更多个指定属性。指定材料属性的示例包括但不限于：设置时的指定硬度；指定的玻璃化转变温度；指定的可压缩性；指定的冲击强度；以及指定的热膨胀系数(“coefficient of thermal expansion，cte”)，例如与电路板34的cte匹配或基本匹配(在指定阈值内)的cte，使得电路板34和对比度掩模42将以与显示模块30在使用期间经历温度变化相同或基本相同的速率膨胀和收缩。
55.可以通过对比度掩模模制步骤102施加的可模制材料的示例包括但不限于：环氧基化合物，例如sumitomo bakelite出售的eme-g770sf环氧树脂；硅基化合物，例如dow corning出售的oe-6650硅酮密封剂，或黑碳化合物，例如cabot corp出售的monarch 800黑碳。
56.对比度掩模模制步骤102提供了涂覆的电路板54，其中，电路板34的前表面44的至少一部分已涂覆有可模制材料以形成对比度掩模42。在示例中，对比度掩模模制步骤102包括使可模制材料成形以形成对比度掩模42的指定特征，包括窗口46(如上所述)，使得特征具有指定的几何形状，包括指定的尺寸和大小(包括但不限于关于图6至图8中所述示例所述的那些)。
57.任何可以生产具有指定特征和指定几何形状的对比度掩模42的制造技术都可以用于对比度掩模模制步骤102。当显示模块30需要具有窄像素间距pp，例如约4mm或更小，优选约2.5mm或更小时，已经发现有用的模制技术的非限制性示例是膜辅助模制技术，或“fam”。已经发现fam在形成小尺度的对比度掩模42的结构中是有用的，这对于在模制步骤102期间的窄像素间距pp(例如，4mm或更小，优选地约2.5mm或更小)是必要的。
58.在示例中，对比度掩模42的fam可以包括提供或接收具有模具腔的模具，该模具腔具有与对比度掩模42的期望外部几何形状相对应的内表面几何形状(例如，模具腔的内表面是对比度掩模42的外表面的反像版本)。接下来，将薄膜衬里放置到模具中，紧靠模具腔的内表面。加热薄膜衬里以至少部分地熔化或软化薄膜衬里，并且对至少部分地熔化或软化的薄膜衬里施加真空以将薄膜衬里紧紧地抽吸到模具腔的内表面上。然后，将电路板34放置在模具腔中相对于模具腔的加衬内表面的指定位置处，并且闭合模具腔。然后将液态或软化形式的将形成对比度掩膜42的可模制材料注入到模具腔中，使得可模制材料可以在电路板34上和模具腔内的自由空间内流动，以形成对比度掩膜42的指定几何形状。以足够的速度和力注入液态或软化形式的可模制材料，使得其将流入模具腔内的所有自由空间，例如，使得模具腔内几乎没有或没有不期望的未填充空间。在一些示例中，可模制材料的注入可以是真空辅助的，例如，通过施加到模具腔的真空，使得可模制材料将更容易填充模具腔内的开放空间。真空的应用也有助于抽出可能被截留在液体或软化的可模制材料中的气泡或其他气体，以最小化或消除在最终的对比度掩膜42中形成小空隙。
59.在液体或软化的可模制材料已经充分注入到模具腔中之后，可模制材料主动地凝固或固化，或者允许被动地凝固或固化(例如，固化)到固化的对比度掩膜42中。在示例中，额外的热或压力或两者可以施加到模具，以驱使可模制材料固化到对比度掩膜42的固体材料中，并且提供材料到固体对比度掩膜42中的更均匀且可控的固化。在如上所述向模具腔施加真空以提供从液体或软化的可模制材料中抽空截留的空气或其他气体的示例中，在一些示例中，真空可以继续被施加到模具腔，同时材料固化以继续抽空截留的空气和其他气体，并且最小化或防止在固化工艺期间气体扩散到可模制材料中的可能性。在可模制材料已经固化到指定的固化值之后，例如，固化到指定阈值内的期望硬度，然后打开模具腔，并且从模具腔移除现在具有模制的对比度掩模42的涂覆的电路板54。在fam方法中，使用过的薄膜衬里可以从模具腔的内表面移除，并且可以由新的薄膜衬里替换，该新的薄膜衬里被放置到模具腔中，被加热，并且被抽吸到模具腔的内表面上，用于利用可模制材料涂覆不同的电路板34，以形成另一对比度掩模42。
60.方法100包括，在步骤104处，将多个led电安装至电路板34，例如在对比度掩膜42中的窗口46内。在图5所示的示例中，在将对比度掩膜42模制102到电路板34上之后，执行将led或led封装32安装104到电路板34。在如上所述包括一个或更多个led作为led封装32的一部分的示例中，步骤104包括将多个led封装32电安装至电路板34，例如通过将一个或更多个相应的led封装32安装在对比度掩膜42中的每个窗口46中。在示例中，led或led封装32的安装包括将led封装32连接至电路板34的前表面44(例如，通过将每个led封装32的底表面焊接或粘附至前表面44)，以及在电路板34上的一个或更多个连接焊盘38与每个led封装32上的一个或更多个相应的连接焊盘40之间的电连接导线36或其他电连接结构(如图3和图4中最佳地看到)。在一些示例中，可以在将对比度掩模42模制102到电路板34的步骤之前执行将led或led封装32安装104到电路板34(例如，步骤102和104的顺序可以与图5所示的顺序相反)。
61.可选地，方法100可以包括，在步骤106处，用封装盖56封装被涂覆的电路板54和led封装32，以将外部环境与电路板34、led封装32、导线36或其他电连接、以及任何其他电子结构或部件隔离并对其进行封闭。封装盖56可以包括透明或基本透明的材料，使得封装盖56不干扰从显示模块发射的光。特别地，当显示模块30将被用在显示模块30将暴露于天气并且特别地暴露于空气中的湿气或降水形式的外部环境中时，封装盖56可以是有用的。可以用于形成封装盖56的材料的示例包括但不限于硅基材料或聚氨酯基的材料，例如dow corning corp，midland,mich.，usa制造的硅电子密封剂，例如dow corning ee-1184硅酮密封剂。可以用于形成封装盖56的示例方法的其他细节在mutschelknaus等人的题为“encapsulation of light-emitting elements on a display module”的美国专利第9,172,929b2中以及在mutschelknaus等人的题为“encapsulation of light-emitting elements on adisplay module”的美国申请序列号第15/141,525中提供，该申请在2016年8月25日作为美国公开申请第2016/0247983a1号公布，其公开内容通过引用并入，如同以其全文复制在此一样。
62.如上所述，对比度掩膜42的几何形状被选择为使得窗口46允许从led封装32的led发射的光从显示模块30向外(例如，向前)通过，以便在显示器的显示表面上示出预期的显示图像或视频，而且使得对比度掩膜42将最大化电路板34的覆盖，以便最大化显示模块30
上的对比度增强。可以实现这些目标的几何形状可能取决于led在电路板34上的布局。图6和图7示出了安装至示例电路板62的示例led封装60。led封装60和电路板62可以是用在图3至图5所示的显示模块30中的led封装32和电路板34的示例。
63.在图6中最佳示出的示例中，led封装60包括三个led，在该示例中为第一led 64a(示出为红色led 64a)、第二led 64b(示出为绿色led 64b)和第三led 64c(示出为蓝色led 64c)，为了简洁，它们将被统称为“led 64”或“多个led 64”。led 64的示例是所谓的“表面安装”led 64，其中，led 64的后表面的至少一部分直接焊接到电路板62。在一些示例中，led 64的后表面与电路板62之间的焊接接头(未示出)也提供led 64与电路板62上的对应连接焊盘66a、66b、66c之间的电连接(在图7中最佳地看到)。例如，焊点可以提供第一led 64a与第一连接焊盘66a之间、第二led 64b与第二连接焊盘66b之间以及第三led 64c与第三连接焊盘66c之间的电连接。在一些情况下，为了简洁，将连接焊盘66a、66b、66c统称为“连接焊盘66”或“多个连接焊盘66”。到led 64的附加电连接可以经由导线68或其他导体提供，所述导线或导体将led 64上的一个或更多个导线连接焊盘70与电路板62上的一个或多个对应导线连接焊盘72电连接。
64.对比度掩模80直接连接电路板62(与上面关于电路板34上的对比度掩模42所述的类似或基本相同)。与上面参照图3至5所述的对比度掩模42类似，在一些示例中，对比度掩模80模制到电路板62的至少前表面82上，并且包括多个窗口84(图6中仅示出一个窗口84，并且图7的横截面图中仅示出两个邻近窗口84的一部分)。每个窗口84在对比度掩模68中提供开口，通过该开口可以发射来自led 64的光，每个窗口84对应于一个或更多个led封装60。对比度掩模80还形成为限定窗口84的一个或更多个结构，例如围绕并限定窗口84的一个或更多个壁96(在图7的横截面图中最佳地看到)。
65.如图6中最佳地看到的，led封装60的led 64以被选择以提供所需光发射的指定图案布置，以便在显示器上产生显示图像，显示模块为所述显示器的一部分。在图6和图7所示的示例中，led封装60的指定图案是大致线性布置，其中每个led 64基本上在相同方向上对准(例如，相对于显示表面和显示图像大致上下布置)。对比度掩模80中的窗口84的尺寸和形状可以选择成适应led 64的构造，以及适应位于电路板62上的导线连接焊盘72的位置，并允许在窗口84的空间内将导线68放置和固定到导线连接焊盘70和72。
66.如上所述，窗口84的尺寸和几何形状优选地选择为使得led封装60与邻近led封装60之间的像素间距pp尽可能小，优选地为4mm或更小，更优选地为2.5mm或更小。为此，本领域技术人员将理解，led封装60和电路板62的部件的具体构造可以从图6和7所示的配置进行修改，以便实现期望的像素间距pp以及提供对比度掩模80，该对比度掩模为led 64提供期望的对比度。例如，本领域技术人员可以设想修改以下中的一个或更多个：led封装60的总体横截面形状、led 64在led封装60上相对于彼此的一般布置、或者导线连接焊盘72相对于led封装60和特定led 64的定位。图8a、图8b和图8c示出了本公开内容的主题的发明人已经想到的不同构造的三个示例。图8a示出了led封装160的第一示例，其中led 164a、164b和164c以更成束的构造布置，其中红色led 164a在最顶部位置，绿色led 164b位于红色led 164a下方并且在基本上垂直的方向上对准，并且其中蓝色led 164c横向地位于红色led 164a和绿色164b旁边并且也在基本上垂直的方向上对准。图8a还示出了导线连接焊盘172的示例及其相对于led封装160的各个led164a、164b和164c的位置，其中led 164a、164b和
164c通过诸如导线68的电导体电连接至导线连接焊盘172。
67.图8b示出了也是成束构造的led封装260的第二示例，但是led封装260的整体取向是大致水平取向，其中红色led 264a在led封装260的一个横向侧(例如，图8b中的最左侧)，并且其中绿色led 264b和蓝色led 264c位于led封装260的另一横向侧(例如，图8b中的最右侧)，并且其中绿色led 264b和蓝色264两者c都沿基本上垂直的取向对准。图8b还示出了导线连接焊盘272的示例以及它们相对于led封装260的各个led 264a、264b和264c的位置。与图8a的led封装160类似，led封装260的led 264a、264b和264c可以利用诸如导线68的电导体电连接至导线连接焊盘272。
68.图8c示出了led封装360的第三示例，其包括以成角度的构造布置的led，例如，其中led 364a、264b和364c中的每一个相对于显示模块的取向成45
°
角，其中红色led 364a在led封装360的一个横向侧上(例如，在图8c中的左侧上)，并且绿色led 364b和蓝色led 364c中的每一个在led封装360的相对横向侧上(例如，在图8c中的右侧上)，并且相对于红色led 364a成45
°
且相对于彼此成90
°
地远离红色led364a延伸。图8c还示出了导线连接焊盘372的示例以及它们相对于led封装360的各个led 364a、364b和364c的位置。与图8a和图8b的led封装160和260类似，led封装360的led 364a、364b和364c可用电导体(例如导线68)电连接至导线连接焊盘372。
69.图8a至图8c还分别示出了表示由对比度掩模形成的窗口的外边界(例如，图6和图7的示例中的对比度掩模80中的窗口84的外边界)的轮廓85。轮廓85示出了对比度掩模的窗口内的led封装160、260、360的位置以及导线连接焊盘172、272和372的哪些部分将被窗口暴露(例如，未被对比度掩模覆盖)，并且因此将可用于焊接装置以在led封装160、260、360与导线连接焊盘172、272、372之间连接导线68。
70.图6、图7、图8a、图8b和图8c中所示的led封装60、160、260和360以及导线连接焊盘72、172、272、372的构造仅旨在提供示例，使得本领域普通技术人员将能够理解这里公开的本发明的概念。本领域技术人员将理解，图6、图7、图8a、图8b和图8c中所示的构造仅意在作为示例，而不是作为可以用于led、导线连接焊盘或led封装的可能构造的限制或穷举列表。类似地，本领域技术人员将理解，图6、图8a、图8b和图8c中所示的led封装的取向(例如，大致竖直、大致水平或相对于水平和竖直大致成45
°
角)不是限制性的，并且本领域技术人员将能够设想在不偏离本公开内容的范围的情况下，相对于图6、图8a、图8b和图8c中所示的角度的任何角度旋转任何单独的部件或部件组的任何构造。
71.以上详细描述包括对附图的参照，附图形成详细描述的一部分。附图通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体实施方式。这些实施方式在此也被称为“示例”。“这样的示例可以包括除了所示出或描述的那些元素之外的元素。然而，本发明人还设想了其中仅提供了所示出或描述的那些元件的示例。此外，本发明人还考虑了使用关于特定示例(或其一个或更多个方面)或关于本文所示或所述的其他示例(或其一个或更多个方面)所示或所述的那些元素(或其一个或更多个方面)的任何组合或排列的示例。
72.在本文档与通过引用并入本文的任何文档之间的不一致使用的情况下，以本文档中的使用为准。
73.以上描述旨在说明而非限制。例如，上述示例(或其一个或更多个方面)可以彼此组合使用。例如，本领域的普通技术人员在阅读以上描述之后可以使用其他实施方式。提供
摘要以允许读者快速确定技术公开内容的本质。应当理解，它不是用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在以上详细描述中，各种特征可以被分组在一起以使本公开内容流线化。这不应被解释为意图未要求保护的公开特征对于任何权利要求是必要的。相反，发明主题可以在于少于特定公开实施方式的所有特征。因此，以下权利要求书在此作为示例或实施方式被并入详细描述中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施方式，并且预期这样的实施方式可以以各种组合或置换彼此组合。本发明的范围应当参照所附权利要求以及这些权利要求所授权的等效物的全部范围来确定。