自带驱动控制的led平板显示单元及其生产方法

专利名称：自带驱动控制的led平板显示单元及其生产方法
技术领域：
本发明属于LED平板显示单元领域，尤其是一种具有LED像素间距极小、成本低、 控制性能好、易于安装拆卸的自带驱动控制装置的LED平板显示单元及生产方法。自带驱 动控制的LED平板显示单元主要应用于LED面板电视机，也可应用于LED全彩显示器等。
背景技术：
自从电视机发明以来，电视机产品的更新换代就一直没有停止过，新产品层出不 穷。目前最先进的电视机产品是LCD液晶电视机，国内外市场上畅销的LED背光源电视机 等均属于LCD液晶电视的范畴，LED背光源电视机不是真正意义上的"LED电视机"，真正的 LED电视机应该是LED直接成像的电视机。LED背光源电视机经常也被称为LED电视机，实 际上是使用了 LED照亮屏幕的LCD液晶电视，它可以有两个方式达到这一 目的将显示屏的 整个背面换成LED (所谓"直下背光")，或在周边放上LED (所谓"侧光")。如今的电视市 场竞争日益激烈，液晶电视的市场更是达到白热化的阶段，差异化竞争成为各个企业全新 的发展战略。 LCD面板电视机由于其结构的特点，具有以下不足1、亮度不够，2、 LCD响应时间 长，3、 LCD色彩还原不够，4、 LCD面板存在画面拖尾现象，而LED(Light Emitting Diode)， 发光二极管，简称LED，，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接 把电转化为光。 虽然现在消费者广泛认识的LED电视机的屏幕依然是液晶面板，只是有LED背光 模组替代了传统背光源而已，仅仅是背光源的变换，却由于得益于LED光源的优秀特性，因 此能够大幅度提升液晶电视的色域值，使液晶电视在较低的功耗下实现更高的亮度和色彩 饱和度，以及动画表现力。可想而知，如果电视机显示面板采用LED技术，那将会成为未来 电视发展的新方向。 直接采用LED面板作为电视机的显示屏，减小LED像素间距是一个非常重要技术 问题，对LED的封装工艺技术的要求很高，通常使用的封装技术是表面贴装式LED,采用PCB 片式LED，采用自动化机器进行固晶和焊线。此工艺虽然具有体积小、发射角大、发光均匀性 好、可靠性高等优点，但是仍然不能满足LED面板作为电视屏幕的要求。

发明内容
本发明的目的是提供一种具有LED像素间距极小、成本低、控制性能好、易于安装 拆卸的自带驱动控制装置的LED平板显示单元及生产方法。 本发明的技术方案是自带驱动控制的LED平板显示单元，其特征在于由上层绝 缘电路基板、中间多级绝缘电路基板和下层绝缘电路基板组成，所述上层绝缘电路基板、中 间多级绝缘电路基板和下层绝缘电路基板经高温压合在一起，所述上层绝缘电路基板、中 间多级绝缘电路基板和下层绝缘电路基板的外表面设置有环氧树脂或硅胶树脂填充覆盖 物；
其中，上层绝缘电路基板上设置有由均匀分布的多个LED晶粒组成的LED矩阵；
下层绝缘电路基板上设置有数个恒流控制电路、数个扫描电路线控制芯片和数个 数据电路线控制芯片，所述恒流控制电路的输出端口分别与LED晶粒引线端子的阴极进行 电连接，以便给LED晶粒进行供电； 中间多级绝缘电路基板上设置有数条扫描电路线和数条数据电路线，所述扫描电 路线与数据电路线相垂直布置，扫描电路线与数据电路线的每一个垂直交叉点分别位于 LED晶粒的下面，所述的扫描电路线的一端分别与对应LED晶粒引线端子的阴极进行电连 接，用于以一个确定扫描频率的选择对应LED晶粒，扫描电路线的另一端分别与对应的扫 描电路线控制芯片相连；数据电路线的一端分别与对应的晶粒引线端子的阳极进行电连 接，数据电路线的另一端分别与数据电路线控制芯片相连，用于驱动对应的LED晶粒。
所述LED晶粒由LED芯片、引线框、散热基片和透明封胶组成，LED芯片位于散热 基片上，在散热基片的外围设置有引线框；所述引线框设置有阴阳两极引线端子，所述引线 端子向其外部延伸突出；LED芯片通过金丝与引线框进行电连接，透明封胶位于LED芯片的 上面，透明封胶与和引线框相连；所述LED芯片由硅铝线或金丝进行电连接成为一个矩阵。
所述环氧树脂或硅胶树脂填充覆盖物的顶部平坦并且与绝缘电路基板平行，所述 填充覆盖物的外周侧面与所述绝缘电路基板的外周侧面相平齐。 所述多个LED晶粒的间距《2mm，所述每一个LED晶粒具有发光峰波长465nm—— 632nm的发光光谱。 恒流控制电路电流由电流增益调整电路、控制逻辑电路、控制状态寄存器、位移寄
存器、输出缓存器、输出驱动器、LED开路/短路侦测电路、使能信号端、数据闪烁控制输入
端、数据时钟信号端、输入至位移寄存器的串行数据输入端和串行数据输出端组成。 其中，电流增益调整电路分别与使能信号端、控制状态寄存器和LED晶粒引线端
子的阴极连接；控制逻辑电路分别与数据闪烁控制输入端、数据时钟信号端、LED开路/短
路侦测电路、输出缓存器、控制状态寄存器和位移寄存器连接；控制状态寄存器还与位移寄
存器连接；位移寄存器还与数据时钟信号端、输入至位移寄存器的串行数据输入端、串行数
据输出端、输出缓存器和LED开路/短路侦测电路相连；输出缓存器还与LED开路/短路侦
测电路相连，LED开路/短路侦测电路还与LED晶粒引线端子的阴极连接。 所述数据电路线控制电路执行行顺序驱动，进行行顺序扫描，以便同时把电信号
提供给LED晶粒的数据电路线，另外数据电路线控制电路执行点时序驱动，所述点时序驱
动是由数据电路线控制电路中控制其输出信号，其输出信号不仅与其输入信号有关，同时
与其芯片记录的状态信号有关，以便进行点时序扫描，把一个电信号提供到LED平板显示
单元中一个选择行的LED晶粒。 自带驱动控制的LED平板显示单元的生产方法，其特征是包括下列步骤
(1)进行LED晶粒、芯片、电阻、电容的分档和抽检； (2)放置芯片、电阻和电容于所述下层绝缘电路基板上，组合形成恒流控制电路、
扫描电路线控制电路和数据电路线控制电路，进行功能性与稳定性测试； (3)将所述上层绝缘电路基板进行打孔，并将金属引线框对应于上述打孔部位进
行安放； (4)将所述LED晶粒进行逐个检验。然后将所述经过检验的LED晶粒对应安放在所述引线框上，进行高温金丝键合并进行电连接；然后将引线框的阴阳两极引线端子向其 下部突出； (5)进行硅铝线或金丝电连接，将所述LED晶粒彼此同极相连接后组合为所述LED 晶粒矩阵； (6)将所述中层绝缘电路基板进行高温打孔压线，将多条扫描电路线与多条数 据电路线彼此相垂直的压合分布在所述中层绝缘电路基板上，并且多条扫描电路线与对 应LED晶粒引线端子的阴极进行电连接，数据电路线与对应晶粒引线端子的阳极进行电连
接； (7)将所述下层绝缘电路基板上恒流控制电路输出端口与LED晶粒引线端子的阴 极进行电连接，所述扫描电路线控制电路与扫描电路线对应电连接，所述数据电路线控制 电路与数据电路线对应电连接； (8)进行所述LED晶粒的测试与老化，确保其性能可靠性与稳定性； (9)将所述绝缘电路基板进行整体压合，并且放入上模具内，进行顶层绝缘电路基
板的透光性环氧树脂或硅胶灌封与固化，然后拆除上模具； (10)将上述进行过顶层灌封与固化后的电路基板放入与上述上模具相对应的下 模具中，进行底层绝缘电路基板的透光性环氧树脂或硅胶灌封与固化，然后拆除下模具；
(11)对进行过灌封与固化的电路基板进行整体成型； (12)对所述自带驱动控制的LED平板显示单元进行单点色度亮度的校正，并将参
数记录归档后，重新输入到所述自带驱动控制的LED平板显示单元中。 本发明的效果是本发明是在原有的封装基础上，将PCB片式封装LED与控制电路
及恒流驱动电路集成为一个整体，具有LED像素间距极小、成本低、控制性能好、易于安装
拆卸等优点，适用于产业化的加工生产。 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。


图1是本发明的整体结构示意图； 图2是本发明整体结构连接示意图； 图3是中间多层电路的具体结构示意图； 图4是图2的单点LED晶粒局部结构放大图； 图5是下层绝缘电路基板的结构示意图； 图6是下层绝缘电路基板恒流控制电路的结构示意图； 图7是本发明的制作方法流程图。
具体实施例方式
如图1和2所示，LED显示装置由顶层绝缘电路基板1、中层绝缘电路基板2和底 层绝缘电路基板3构成，三层绝缘电路基板顺序高温压合成为一个整体；LED晶粒4矩阵式 排列于顶层绝缘电路基板1上表面；在中层绝缘电路基板2上设置有多条扫描电路线L和 多条数据电路线D，以便控制LED晶粒4的点亮与熄灭；在底层绝缘电路基板上设置有多个 恒流控制电路，以便对LED晶粒进行供电，多个扫描电路线控制芯片和多个数据电路线控
6制芯片以便对多条扫描电路线L和多条数据电路线D进行控制。 如图3在中层绝缘电路基板2上设置有多条扫描电路线L和多条数据电路线D， 多条扫描电路线L，其一端与对应LED晶粒4引线端子的阴极进行电连接，并用于以一个确 定扫描频率的选择对应LED晶粒4，另一端与扫描电路线控制芯片相连；多条数据电路线D， 其一端与对应LED晶粒4引线端子的阳极进行电连接，用于驱动对应的所述LED晶粒4 ;另 一端与数据电路线控制芯片相连.把一个电信号提供到矩阵型LED晶粒中一个选择行的像 素的发光LED,图像显示装置包括行顺序驱动与点时序驱动。该装置可以根据调整发光LED 亮度和显示时间，从而控制整个显示面板的色彩平衡。 如图4为单个LED晶粒的结构，LED芯片5位于散热基片上6，在散热基片6的外围 设置有引线框7 ;引线框7设置有阴阳两极引线端子8，引线端子8向其外部延伸突出；LED 芯片5通过金丝9与引线框7进行电连接，透明封胶10位于LED芯片的上面，透明封胶10 与和引线框7相连；LED芯片5由硅铝线或金丝进行电连接成为一个矩阵。
生产方法是首先固定引线框，引线框有阴阳两极引线端子，其引线端子向下延 伸；然后将单个LED晶粒放置在引线框上部，并且配置一片散热基片在LED晶粒底部；并用 金丝将LED晶粒与引线框连接并固定；当整个自带驱动控制的LED平板显示单元各层绝缘 基板准备完毕，最后由环氧树脂或硅树脂材质进行整体填充覆盖，也可称为封胶。
图5中为下层绝缘电路基板的结构示意，主要由多个恒流控制电路、多个扫描电 路线控制电路和多个数据电路线控制电路构成。其中，由多个逻辑组合元件、多个阻容元 件、多个寄存器、多个移位器、多个缓存器构成恒流控制电路。恒流控制电路的多个输出端 口与多个LED晶粒引线端子的阴极进行电连接，以便对LED晶粒进行供电。多个扫描电路 线控制电路与多条扫描电路线连接，用于进行LED晶粒矩阵中每一行LED晶粒进行确定频 率的扫描选择；多个数据电路线控制电路与多条数据电路线连接，用于进行LED晶粒矩阵 中每一列LED晶粒的点亮时间的控制。 图6为恒流控制电路的结构示意，恒流控制电路电流由电流增益调整电路、控制 逻辑电路、控制状态寄存器、位移寄存器、输出缓存器、输出驱动器、LED开路/短路侦测电 路、使能信号端、数据闪烁控制输入端、数据时钟信号端、输入至位移寄存器的串行数据输 入端和串行数据输出端组成。 其中，电流增益调整电路分别与使能信号端、控制状态寄存器和LED晶粒引线端 子的阴极连接；控制逻辑电路分别与数据闪烁控制输入端、数据时钟信号端、LED开路/短 路侦测电路、输出缓存器、控制状态寄存器和位移寄存器连接；控制状态寄存器还与位移寄 存器连接；位移寄存器还与数据时钟信号端、输入至位移寄存器的串行数据输入端、串行数 据输出端、输出缓存器和LED开路/短路侦测电路相连；输出缓存器还与LED开路/短路侦 测电路相连，LED开路/短路侦测电路还与LED晶粒引线端子的阴极连接。
其中，VDD为外接电源端口 ；M为使能信号端；LE为数据闪烁控制输入端，配合
时钟信号的输入；CLK为数据时钟信号端，当LE启动时，CLK可输入控制信号；SDI为输入至 位移寄存器的串行数据输入；SDO为串行数据输出端，可接到下一个驱动控制电路的SDI端 口 ；控制逻辑由多个逻辑元件构成，以便对状态寄存器，位移寄存器进行控制，同时可向输 出驱动器进行信号驱动；位移寄存器和输出缓存器可将串行式输入数据转为并列式输出格 ；通过输出驱动器可控制输出端提供稳定的电流源，可应对LED晶粒负载电压的变化，提供均匀、稳定的电流以驱动LED晶粒的点亮。同时设置有LED开路/短路侦测电路，可以实 时的监控LED晶粒的开路或短路情况，而且并不影响整个恒流控制电路的正常工作；同时 设置电流增益调整电路，可通过微调进行输出电流的调整，以便达到更加优越的现实效果。
图7为自带驱动控制的LED平板显示单元的制作流程 第一步进行多个LED晶粒、多个芯片、多个电阻、多个电容的分档和抽检；
第二步放置多个芯片、多个电阻和多个电容器件于所述下层绝缘电路基板上，组 合形成多个恒流控制电路、多个扫描电路线控制电路和多个数据电路线控制电路；进行功 能性与稳定性测试； 第三步将所述上层绝缘电路基板进行打孔，并将所述金属引线框对应于上述打 孔部位进行安放； 第四步将所述多个LED晶粒进行逐个检验。然后将所述经过检验的多个LED晶 粒对应安放在所述引线框上，进行高温金丝键合并进行电连接；然后将引线框的阴阳两极 引线端子向其下部突出； 第五步进行硅铝线或金丝电连接，将所述多个LED晶粒彼此同极相连接后组合 为所述多个LED晶粒矩阵； 第六步将所述中层绝缘电路基板进行高温打孔压线，将多条扫描电路线与多条 数据电路线彼此相垂直的压合分布在所述中层绝缘电路基板上，并且多条扫描电路线，与 对应LED晶粒引线端子的阴极进行电连接，多条数据电路线，与对应晶粒引线端子的阳极 进行电连接； 第七步将所述下层绝缘电路基板上多个恒流控制电路输出端口与多个LED晶
粒引线端子的阴极进行电连接，所述多个扫描电路线控制电路与多条扫描电路线对应电连
接，所述多个数据电路线控制电路与多条数据电路线对应电连接； 第八步进行所述LED晶粒的测试与老化，确保其性能可靠性与稳定性； 第九步将所述绝缘电路基板进行整体压合，并且放入上模具内，进行顶层绝缘电
路基板的透光性环氧树脂或硅胶灌封与固化，然后拆除上模具； 第十步，将上述进行过顶层灌封与固化后的电路基板放入与上述上模具相对应 的下模具中，进行底层绝缘电路基板的透光性环氧树脂或硅胶灌封与固化，然后拆除下模 具- 第十一步对进行过灌封与固化的电路基板进行整体成型。 第十二步对所述自带驱动控制的LED平板显示单元进行单点色度亮度的校正， 并将参数记录归档后，重新输入到L所述自带驱动控制的LED平板显示单元中。
权利要求
自带驱动控制的LED平板显示单元，其特征在于由上层绝缘电路基板、中间多级绝缘电路基板和下层绝缘电路基板组成，所述上层绝缘电路基板、中间多级绝缘电路基板和下层绝缘电路基板经高温压合在一起，所述上层绝缘电路基板、中间多级绝缘电路基板和下层绝缘电路基板的外表面设置有环氧树脂或硅胶树脂填充覆盖物；其中，上层绝缘电路基板上设置有由均匀分布的多个LED晶粒组成的LED矩阵；下层绝缘电路基板上设置有数个恒流控制电路、数个扫描电路线控制芯片和数个数据电路线控制芯片，所述恒流控制电路的输出端口分别与LED晶粒引线端子的阴极进行电连接，以便给LED晶粒进行供电；中间多级绝缘电路基板上设置有数条扫描电路线和数条数据电路线，所述扫描电路线与数据电路线相垂直布置，扫描电路线与数据电路线的每一个垂直交叉点分别位于LED晶粒的下面，所述的扫描电路线的一端分别与对应LED晶粒引线端子的阴极进行电连接，用于以一个确定扫描频率的选择对应LED晶粒，扫描电路线的另一端分别与对应的扫描电路线控制芯片相连；数据电路线的一端分别与对应的晶粒引线端子的阳极进行电连接，数据电路线的另一端分别与数据电路线控制芯片相连，用于驱动对应的LED晶粒。
2. 根据权利要求1所述的自带驱动控制的LED平板显示单元，其特征在于所述LED晶 粒由LED芯片、引线框、散热基片和透明封胶组成，LED芯片位于散热基片上，在散热基片的 外围设置有引线框；所述引线框设置有阴阳两极引线端子，所述引线端子向其外部延伸突 出；LED灯通过金丝与引线框进行电连接，透明封胶位于LED芯片的上面，透明封胶与和引 线框相连；所述LED芯片由硅铝线或金丝进行电连接成为一个矩阵。
3. 根据权利要求1或2所述的自带驱动控制的LED平板显示单元，其特征在于所述 环氧树脂或硅胶树脂填充覆盖物的顶部平坦并且与绝缘电路基板平行，所述填充覆盖物的 外周侧面与所述绝缘电路基板的外周侧面相平齐。
4. 根据权利要求1所述的自带驱动控制的LED平板显示单元，其特征在于所述多个 LED晶粒的间距《2mm，所述每一个LED晶粒具有发光峰波长465nm——632nm的发光光谱。
5. 根据权利要求1所述的自带驱动控制的LED平板显示单元，其特征在于恒流控制 电路电流由电流增益调整电路、控制逻辑电路、控制状态寄存器、位移寄存器、输出缓存器、 输出驱动器、LED开路/短路侦测电路、使能信号端、数据闪烁控制输入端、数据时钟信号 端、输入至位移寄存器的串行数据输入端和串行数据输出端组成。其中，电流增益调整电路分别与使能信号端、控制状态寄存器和LED晶粒引线端子的 阴极连接；控制逻辑电路分别与数据闪烁控制输入端、数据时钟信号端、LED开路/短路侦 测电路、输出缓存器、控制状态寄存器和位移寄存器连接；控制状态寄存器还与位移寄存器 连接；位移寄存器还与数据时钟信号端、输入至位移寄存器的串行数据输入端、串行数据输 出端、输出缓存器和LED开路/短路侦测电路相连；输出缓存器还与LED开路/短路侦测电 路相连，LED开路/短路侦测电路还与LED晶粒引线端子的阴极连接。
6. 根据权利要求1所述自带驱动控制的LED平板显示单元，其特征在于所述数据电 路线控制电路执行行顺序驱动，进行行顺序扫描，以便同时把电信号提供给LED晶粒的数 据电路线，另外数据电路线控制电路执行点时序驱动，所述点时序驱动是由数据电路线控 制电路中控制其输出信号，其输出信号不仅与其输入信号有关，同时与其芯片记录的状态 信号有关，以便进行点时序扫描，把一个电信号提供到LED平板显示单元中一个选择行的LED晶粒。
7. —种如上述各权利要求所述的自带驱动控制的LED平板显示单元的生产方法，其特 征是包括下列步骤(1) 进行LED晶粒、芯片、电阻、电容的分档和抽检；(2) 放置芯片、电阻和电容于所述下层绝缘电路基板上，组合形成恒流控制电路、扫描 电路线控制电路和数据电路线控制电路，进行功能性与稳定性测试；(3) 将所述上层绝缘电路基板进行打孔，并将金属引线框对应于上述打孔部位进行安放；(4) 将所述LED晶粒进行逐个检验。然后将所述经过检验的LED晶粒对应安放在所述 引线框上，进行高温金丝键合并进行电连接；然后将引线框的阴阳两极引线端子向其下部 突出；(5) 进行硅铝线或金丝电连接，将所述LED晶粒彼此同极相连接后组合为所述LED晶粒 矩阵；(6) 将所述中层绝缘电路基板进行高温打孔压线，将多条扫描电路线与多条数据电路 线彼此相垂直的压合分布在所述中层绝缘电路基板上，并且多条扫描电路线与对应LED晶 粒引线端子的阴极进行电连接，数据电路线与对应晶粒引线端子的阳极进行电连接；(7) 将所述下层绝缘电路基板上恒流控制电路输出端口与LED晶粒引线端子的阴极进 行电连接，所述扫描电路线控制电路与扫描电路线对应电连接，所述数据电路线控制电路 与数据电路线对应电连接；(8) 进行所述LED晶粒的测试与老化，确保其性能可靠性与稳定性；(9) 将所述绝缘电路基板进行整体压合，并且放入上模具内，进行顶层绝缘电路基板的 透光性环氧树脂或硅胶灌封与固化，然后拆除上模具；(10) 将上述进行过顶层灌封与固化后的电路基板放入与上述上模具相对应的下模具 中，进行底层绝缘电路基板的透光性环氧树脂或硅胶灌封与固化，然后拆除下模具；(11) 对进行过灌封与固化的电路基板进行整体成型；(12) 对所述自带驱动控制的LED平板显示单元进行单点色度亮度的校正，并将参数记 录归档后，重新输入到所述自带驱动控制的LED平板显示单元中。
全文摘要
一种具有LED像素间距极小、成本低、控制性能好的自带驱动控制装置的LED平板显示单元，技术方案是其特征在于由上层绝缘电路基板、中间多级绝缘电路基板和下层绝缘电路基板组成，所述上层绝缘电路基板、中间多级绝缘电路基板和下层绝缘电路基板经高温压合在一起，所述上层绝缘电路基板、中间多级绝缘电路基板和下层绝缘电路基板的外表面设置有环氧树脂或硅胶树脂填充覆盖物。本发明还公开了自带驱动控制装置的LED平板显示单元的生产方法。
文档编号G09F9/33GK101783099SQ20101011556
公开日2010年7月21日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者卢长军, 潘彤, 耿伟 申请人:北京利亚德电子科技有限公司