新型LED面板组件、3D面板组件及3D显示屏的制作方法

本发明涉及LED显示领域。

背景技术：

LCD(中文全称：液晶显示屏，英文全称：Liquid Crystal Display)由于其原理、结构上的限制，很难将其做大，做的越大，难度越大，成品率低，其成本显著增加。由于其尺寸上的限制，在一些户外广告显示屏或者尺寸要求较大的3D显示领域中，LCD显示屏达不到要求。

LED(中文全称：发光二极管，英文全称：Light Emitting Diode)显示屏目前由于具备亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点，因此发展特别迅速。

现有LED显示屏则可以制作得体积更大一些，一般分为室内LED和室外LED显示屏；室外LED显示屏一般每个像素的尺寸较大，像素间距也较大，一般用在户外，远看还行，近看则显得分辨率非常低；室内LED显示屏的像素则较小，像素间距也小。但如果凑近看，仍然有明显的颗粒感。

目前现有LED显示屏的分辨率不能进一步提高，是由其产品结构和工艺决定的。现有LED显示屏大多包括驱动板，呈阵列分布的LED发光单元(或称灯珠)被安装在该驱动板上。LED显示屏中每一个可被单独控制的LED发光单元(灯珠)称为象素(或象元)。单个的LED发光单元一般被做成圆形或者方形。目前所知，做到极致的象素最小尺寸也在1.05mmx1.05mm以上，LED显示屏的两两象素的中心点之间的距离被称为中心距或点间距，目前点间距最小的一般也就做到P2.0或P1.8，再往下就很难实现了。

技术实现要素：

为解决现有技术中LED显示屏的分辨率不能进一步提高问题，本发明提供了一种新型LED面板组件、3D面板组件及3D显示屏。

本发明一方面提供了一种新型LED面板组件，包括一陶瓷基板，所述陶瓷基板包括正面和背面；

所述陶瓷基板上正面镀沉铜，在其正面上形成电路图案层；所述电路图案层上形成呈阵列分布的互相绝缘隔离的键合区，所述键合区包括晶片安装区和公共安装区；

每个键合区上均钻有正面向背面导通的导孔；导孔内壁上镀铜，陶瓷基板背面镀铜形成环形的焊盘，且在所述导孔内填埋有金属导体，使得在陶瓷基板背面形成电连接端子；

所述键合区上形成有一导电导热层，所述晶片安装区上的导电导热层上粘接固定有发光晶片，所述发光晶片上的两个电极分别与该发光晶片所在的晶片安装区和相邻该晶片安装区的公共安装区电连接；

所述导电导热层上封装有透明胶层。

优选地，所述陶瓷基板背面上导孔外值球，形成球状的电连接端子。

优选地，所述陶瓷基板背面上导孔外印刷弹性导电橡胶作为电连接端子。

优选地，所述发光晶片上的两个电极包括第一电极和第二电极；

其中的第一电极与晶片安装区电连接，第二电极与相邻的公共安装区电连接；

其中，发光晶片通过导电导热胶粘接，使晶片安装区上第一电极与晶片安装区直接电连接，并焊接导电连接线将第二电极与公共安装区电连接。

优选地，所述发光晶片上的两个电极包括第一电极和第二电极；

其中的第一电极与晶片安装区电连接，第二电极与相邻的公共安装区电连接；

其中，通过导热绝缘胶将发光晶片粘接，然后焊接导电连接线将第一电极与晶片安装区电连接，焊接导电连接线将第二电极与公共安装区电连接。

优选地，所述导电连接线为金线或铝线。

优选地，所述导电层为镀银层、镀金层或石墨烯层。

优选地，所述发光晶片包括红、绿、蓝3种颜色；上述3种颜色呈一字型分布或呈品字形分布。

优选地，所述透明胶层为环氧树脂或硅胶树脂。

本发明第二方面提供了一种3D面板组件，所述3D面板组件包括上述提到的新型LED面板组件以及3D光栅，所述3D光栅覆盖在所述透明胶层上。

本发明第三方面提供了一种3D显示屏幕，包括上述所示的3D面板组件以及驱动板；所述驱动板上包括驱动电路及对接引脚，所述对接引脚与所述陶瓷面板背面的电极连接端子相对接。

本发明实施例公开的新型LED面板组件、3D面板组件和3D显示屏幕，其LED面板组件直接在陶瓷基板上布置发光晶片，并在陶瓷基板的背面形成电连接端子，采用该种方案，可直接对作为子像素的发光晶片进行控制，可将整块LED面板组件与具有对接端子的驱动板形成对接，完成对发光晶片的开关控制；而无需像原有方式一样，将单颗单颗的灯珠安装在驱动板上；采用本发明方案，一方面可进一步降低子像素之间的点间距，提高其分辨率。同时，可简化其安装过程，同时，采用陶瓷基板可提高其传热效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的新型LED面板组件正面示意图；

图2是图1中A处放大示意图；

图3本发明具体实施方式中提供的新型LED面板组件剖面示意图；

图4是图3中B处放大示意图；

图5本发明具体实施方式中提供的新型LED面板组件背面示意图；

图6是图5中C处放大示意图；

图7是本发明具体实施方式中提供的新型LED面板组件制作流程图；

图8是步骤S1中具体流程图；

图9是步骤S4中具体流程图；

图10是本发明具体实施方式中提供的陶瓷基板正面示意图；

图11是本发明具体实施方式中提供的钻导孔示意图；

图12是本发明具体实施方式中提供的陶瓷基板表面镀沉铜后正面示意图；

图13是本发明具体实施方式中提供的陶瓷基板表面镀沉铜后背面示意图；

图14是本发明具体实施方式中提供的陶瓷基板上金属填埋孔示意图；

图15是本发明具体实施方式中提供的陶瓷基板电路图案层上镀银层示意图；

图16是本发明具体实施方式中提供的陶瓷基板背面值球示意图；

图17是本发明具体实施方式中提供的陶瓷基板背面印刷弹性导电橡胶球示意图；

图18是本发明具体实施方式中提供的电路图案层上固晶正面示意图；

图19是本发明具体实施方式中提供的电路图案层上固晶剖面示意图；

图20是本发明具体实施方式中提供的电路图案层上晶体上焊接导电连接线正面示意图；

图21是本发明具体实施方式中提供的电路图案层上晶体上焊接导电连接线剖面示意图；

图22是本发明具体实施方式中提供的灌胶示意图；

图23是本发明具体实施方式中提供的制作3D显示屏幕示意图；

图24是本发明具体实施方式中提供的与驱动板对接示意图。

其中，1、电路图案层；2、陶瓷基板；3、导电导热层；4、发光晶片；5、透明胶层；6、3D光栅；7、驱动板；10、非电路区；11、孔内镀铜层；12、焊盘；13、金属导体；14、电连接端子；1a、红晶片安装区；1b、蓝晶片安装区；1c、绿晶片安装区；1d、公共安装区；1e、导电连接线；20、导孔；4G、绿发 光晶片；4B、蓝发光晶片；4R、红发光晶片；71、对接引脚。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本申请的研发人员在研发过程中发现，现有LED显示屏采用在灯珠作为像素，灯珠一般在支架上绑定红、绿、蓝3个LED晶片，通过金线连接导电引脚(导电引脚用来与驱动板7电连接)，并用硅胶树脂或环氧树脂封装。红绿蓝3个LED晶片作为子像素。该种封装方式首先支架有一定的体积，很难将其进一步做小，安装时，灯珠与灯珠之间不能太近，需要保留一定的间隙。这些均导致分辨率不能进一步提高。需要在技术上突破，才能找到突破点。

同时，LED显示模组的散热性能也一直是困扰LED显示器发展的瓶颈，特别是在大功率的LED显示器上表现的尤其明显，传统的固晶工艺，是用银胶将晶片和支架之间做联接，形成灯珠后；再将灯珠安装在驱动板7上，而银胶的导热系数最大不超过25(W/(m·K)，LED晶片的温度不能及时传递到散热材料上，结温升高将会导致LED显示模组发光效率降低，LED晶片的寿命缩短，银胶等封装材料老化，从而导致LED光衰，产品寿命缩短。

由于3D显示对分辨率有较高的要求，申请人投入了大量的人力物力，最终找到了进一步提高分辨率的方法。不再直接在驱动板7上单颗单颗的安装灯珠，而是先将各芯片集成安装在一阵列支架面板上，如此，可进一步提高其分辨率。

具体的，申请人发明了一种新型LED显示面板组件，如图1-图6所示，包括一陶瓷基板2，所述陶瓷基板2包括正面和背面；

所述陶瓷基板2上正面镀沉铜，在其正面上形成电路图案层1；所述电路图 案层1上形成呈阵列分布的互相绝缘隔离的键合区，所述键合区包括晶片安装区和公共安装区1d；

每个键合区上均钻有正面向背面导通的导孔20；导孔20内壁上镀铜，陶瓷基板2背面镀铜形成环形的焊盘12，且在所述导孔20内填埋有金属导体13，使得在陶瓷基板2背面形成电连接端子14；

所述键合区上形成有一导电导热层3，所述晶片安装区上的导电导热层3上粘接固定有发光晶片4，所述发光晶片4上的两个电极分别与该发光晶片4所在的晶片安装区和相邻该晶片安装区的公共安装区1d电连接；

所述导电导热层3上封装有透明胶层5。

一般该面板组件尺寸的长可制作为30-70mm；宽可制作30-70mm；如此，在制作LED显示模组时，可根据需要，选择多块LED面板组件进行拼装。

该陶瓷基板2为高导热绝缘体，可以为氧化铝、氮化铝等材质做成；其厚度为0.19-0.38mm；其制作工艺可以采用本领域技术人员熟悉的工艺制作。

参见图1、图2所示正面示意图，电路图案层1的厚度约为10-20微米；电路图案层1上根据功能需要，其上形成呈阵列分布的互相绝缘隔离的键合区，该键合区分成两类，一类用来安装发光晶片4(或称LED晶片)，称为晶片安装区，一类用来作为公共电极，称为公共安装区1d；其均通过导孔20与陶瓷基板2背面的电连接端子14电连接；如图中所示，发光晶片4包括红、绿、蓝3种颜色，即图中表示的红发光晶片4R、绿发光晶片4G和蓝发光晶片4B；上述3种颜色呈一字型分布或呈品字形分布。通电后将分别发出红光、绿光和蓝光；将其中安装红发光晶片4R的晶片安装区称为红晶片安装区1a，将其中安装绿发光晶片4G的晶片安装区称为绿晶片安装区1c，将其中安装蓝发光晶片4B的晶片安装区称为蓝晶片安装区1b；如图2中所示，晶片安装区设置成一排，为方便描述，称为晶片安装排，在该晶片安装排中，红发光晶片4R、绿发光晶片4G和蓝发光晶片4B被重复布置，公共安装区1d被设置成一排；公共安装排；晶片安装排和公共安装排被依次排列(即从上到下重复排列成晶片安装排、电极 安装排、晶片安装排、电极安装排…)；上下两个相邻的晶片安装排之间，错开2个位置(即上排开始为G\R\B\R…，则下排为B\G\R\G…)。本例中，3个相邻的晶片安装区(红晶片安装区1a、绿晶片安全区和红晶片安装区1a)被设置成品字形或倒品字形排布，3个相邻的晶片安装区中间设有公共安装区1d。上述晶片安装区分别作为一个子像素，可将3个晶片安装区和一个公共安装区1d集成为一个像素。即一个像素包括3个子像素。

该发光晶片4可在市面上直接购买，其尺寸非常小，有多种型号，在电极安装区上仅占非常微小的面积，该发光晶片4是一种固态的半导体器件，其核心是一个半导体的晶片，也称为LED发光芯片，即P-N结。该发光晶片4具有两个电极，有的发光晶片4的两个电极均在一个表面上，有的发光晶片4的两个电极一个在上，一个在下。上述晶片安装区上的发光晶片4上设有两个电极，包括第一电极和第二电极，其中的第一电极与晶片安装区电连接，第二电极与相邻的公共安装区1d电连接。

根据发光晶片4电极的位置，其电极的电连接有两种方式，一种是将发光晶片4通过导电导热胶粘接，使晶片安装区上第一电极与晶片安装区直接电连接，并焊接导电连接线1e将第二电极与公共安装区1d电连接。另一种是通过导热绝缘胶(不导电)将发光晶片4粘接，然后焊接导电连接线1e将第一电极与晶片安装区电连接，焊接导电连接线1e将第二电极与公共安装区1d电连接。

为了起到导电和导热的目的，本申请在该电路图案层1上设置了一层导电导热层3，该导电导热层3为镀银层、镀金层或石墨烯层。该导电导热层3的厚度为35-60微米。

通过激光钻孔的方式，在陶瓷基板2表面形成导孔20。该导孔20用来将电流导向陶瓷基板2背面，以便在陶瓷基板2背面形成电连接端子14。

该电连接端子14并不拘泥与具体的形式，只要其适合与后续驱动板7形成稳定可靠的电连接即可。比如，所述陶瓷基板2背面上导孔20外值球，形成球状的电连接端子14。或者，在所述陶瓷基板2背面上导孔20外印刷弹性导电橡 胶作为电连接端子14。所述电连接端子14的厚度约为80-200微米。

所述透明胶层5为环氧树脂或硅胶树脂。该透明胶层5的厚度为0.6-1.0mm。

下面对该新型LED面板组件的制造方法进行具体解释说明，以便进一步理解该新型LED面板组件。

如图7所示，本例提供的LED面板组件制造方法包括如下步骤：

S1、陶瓷基板2镀铜钻孔步骤：在陶瓷基板2上钻导孔20，以及在陶瓷基板2上正面镀沉铜，在其正面上形成电路图案层1；所述电路图案层1上形成呈阵列分布的互相绝缘隔离的键合区，所述键合区包括晶片安装区和公共安装区1d；每个键合区上分布一个导孔20；

导孔20内壁上镀铜，形成孔内镀铜层11；陶瓷基板2背面镀铜形成环形的焊盘12；且在所述导孔20内填埋有金属导体13；

S2、镀导电导热层3步骤：在键合区上镀导电导热层3；

S3、电连接端子14形成步骤：在所述陶瓷基板2的导孔20外形成与驱动板7上对接的电连接端子14；

S4、发光晶片4绑定步骤：将发光晶片4固定在晶片安装区上，并将发光晶片4上的电极分别与该发光晶片4所在的晶片安装区和相邻该晶片安装区的公共安装区1d电连接；然后在所述导电导热层3上封装透明胶层5。

具体的，该步骤S1包括如下步骤：

S11、陶瓷基板2钻孔步骤：如图10所示，准备一陶瓷基板2，将其进行蚀纹，清洗等前处理，然后如图11所述在陶瓷基板2上进行激光钻孔，以形成所述导孔20，每个导孔20对应一步骤S12中形成的键合区；

S12、镀沉铜步骤：如图12所示，在所述陶瓷基板2上正面采用化学镀的方式镀沉铜，使其在正面上形成电路图案层1(即或称铜层)，在导孔20内壁上形成覆铜层，如图13所示，以及在所述陶瓷基板2背面镀铜形成环形的焊盘12；所述电路图案层1上形成呈阵列分布的互相绝缘隔离的键合区，各键合区之间为不镀铜的非电路区10；所述键合区包括晶片安装区和公共安装区1d；

S13、金属填孔步骤：如图14所示，在所述内壁上形成有覆铜层的导孔20中填埋金属导体13，所述金属导体13的材质可以为任何具备良好导电功能的金属，比如铜、铝等。

其中步骤S2具体包括如下步骤：如图15所示，在所述键合区上电镀沉银(覆盖在上述铜层上)作为导电导热层3，所述导电导热层3的厚度为35-60微米。

其中步骤S3具体包括如下步骤：如图16所示，在所述陶瓷基板2背面上导孔20外值球(锡合金等)，形成球状的电连接端子14；因为该导孔20外背面形成有焊盘12以及导孔20内填埋了金属导体13，因此可以很方便地完成值球的步骤，该值球的方法为本领域技术人员所公知，不再赘述。

或者，如图17所示，所述陶瓷基板2背面上导孔20外印刷弹性导电橡胶作为电连接端子14。导电橡胶是将玻璃镀银、铝镀银、银等导电颗粒均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触，达到良好的导电性能。

如图9所示，其中S4具体包括如下步骤：

S41、固晶步骤：如图18、图19所示，采用扩张机将厂商提供的整张LED晶片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密排列的LED晶粒拉开，便于刺晶；将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上，背上银浆，然后采用点胶机将适量的银浆点在键合区上；将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中，由操作员在显微镜下手动将LED晶片用刺晶笔刺在键合区上；或者通过机器实现自动刺晶。将刺好晶的陶瓷基板2放入热循环烘箱中恒温静置一段时间，待银浆固化后取出；

S42、打线步骤：如图20、图21所示，采用焊线机将发光晶片4与键合区进行桥接；本例中，具体的，发光晶片4的第一电极设在下表面，第二电极设在上表面；

具体的，发光晶片4通过银浆粘接，使发光晶片4上第一电极与晶片安装区直接电连接，并焊接导电连接线1e将第二电极与公共安装区1d电连接。

或者，发光晶片4的两个电极设在上表面，通过导热绝缘胶将发光晶片4粘接，然后焊接导电连接线1e将第一电极与晶片安装区电连接，焊接导电连接线1e将第二电极与公共安装区1d电连接。

S43、灌胶步骤：如图22所示，在固晶和打线步骤完成后，在陶瓷基片的正面先围坝，然而在围坝内灌入环氧树脂或硅胶树脂；在陶瓷基板2的导电导热层3的正面形成一透明胶层5。

经过上述步骤即获得了本例中公开的新型LED面板组件。

本例中还提供了一种3D面板组件，如图23所示，所述3D面板组件包括上述提到的新型LED面板组件以及3D光栅6，所述3D光栅6覆盖在所述透明胶层5上。

本例中还提供了一种3D显示屏幕，如图24所示，包括上述图23中所示的3D面板组件以及驱动板7；所述驱动板7上包括驱动电路及对接引脚71，所述对接引脚71与所述陶瓷面板背面的电极连接端子相对接。

本发明实施例公开的新型LED面板组件、3D面板组件和3D显示屏幕，其LED面板组件直接在陶瓷基板2上布置发光晶片4，并在陶瓷基板2的背面形成电连接端子14，采用该种方案，可直接对作为子像素的发光晶片4进行控制，可将整块LED面板组件与具有对接端子的驱动板7形成对接，完成对发光晶片4的开关控制；而无需像原有方式一样，将单颗单颗的灯珠安装在驱动板7上；采用本发明方案，一方面可进一步降低子像素之间的点间距，提高其分辨率。同时，可简化其安装过程，同时，采用陶瓷基板2可提高其传热效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。