一种纤维机械增强的LED显示阵列以及制作方法与流程

一种纤维机械增强的led显示阵列以及制作方法
技术领域
1.本发明涉及光电器件技术领域，特别涉及一种纤维机械增强的led显示阵列以及制作方法。


背景技术：

2.显示技术从阴极射线管(crt)到液晶显示广泛应用于电视机、计算机监视器、手机等领域，液晶显示作为第二代显示技术具有体积小、平面化等优点，是目前显示领域的主流技术。液晶显示是利用液晶晶向排列在电场作用下发生定向重排而产生对光的穿透率不同形成图案，通过背光源发出的光经滤色膜和液晶分子实现发光点阵，缺点是光的利用效率低(一般仅7％)，色域受滤色膜限制，在大尺寸(>100吋)及高分辨率(1200ppi)以上制造难度大，成本高。目前100吋以上显示主要是投影显示(dlp)和led显示屏，小尺寸显示则以oled技术发展较快，成为手机等可穿戴电子的显示屏主流技术。
3.在大尺寸显示方面led显示屏具有高亮度、宽色域、动态范围大等优点，在户外广告、视频会议、商业显示、中央控制系统等领域得到广泛应用。但由于传统led显示屏采用的主流技术以表面贴装(smt)和芯片邦定到基板(cob)技术为主，制造成本高，安装场地和条件要求高。同时由于smt和cob技术都是通过机械转移方式将led发光芯片或封装体固定在电路板上(pcb或fpcb)做成模块，再进行拼接，长期使用过程中由于热胀冷缩、机械冲击等原因易形成模块间机械结构发生变化而形成缝隙，无法实现无缝拼屏，影响显示效果，并且在像素间距1.0mm以上组装困难，成本较高。采用smt或cob技术的传统led显示屏的基板只能为pcb等硬板，采用pm驱动，无法实现有源驱动的柔性显示。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种，具有基板机械强度高、热膨胀小，可靠性高；可柔性卷曲、体积小，制作成本低；无拼接，有源驱动，功耗低的led显示阵列。
5.为了实现上述发明目的，本发明一种纤维机械增强的led显示阵列以及制作方法采用的如下技术方案：
6.一种纤维机械增强的led显示阵列，包括：
7.平面；
8.芯片，包括led发光芯片和cmos驱动芯片，led发光芯片和cmos驱动芯片矩阵阵列于平面；以及
9.纤维束，其分割相邻两芯片，并形成网状结构，芯片与网状结构之间留有间隙。纤维束使平面的机械强度大大增加，热膨胀减小，增加了可靠性，防止芯片间导电互联及芯片与驱动电路和电源互联导电线路在温度变化及机械冲击下断裂现象；cmos驱动芯片、led发光芯片和纤维网格同时排布在一起，形成一体的柔性基板，无拼缝，成本低。采用有源驱动，功耗低、对比度高、灰度等级高，图像显示质量好。
10.本发明一种纤维机械增强的led显示阵列的进一步改进在于，led发光芯片、cmos
驱动芯片和纤维束通过硅胶或其他有机胶体连接于平面，形成无载板的柔性基板。由于纤维具有柔韧性，有机胶体具有较好的弹性，这样形成的led显示阵列具有可卷曲特性，便于大尺寸显示屏的搬运和安装。
11.本发明一种纤维机械增强的led显示阵列的进一步改进在于，柔性基板相对于芯片的一面进行芯片电极互联工艺。在柔性基板另一面采用半导体工艺进行电极互联，效率高、成本低。
12.本发明一种纤维机械增强的led显示阵列的进一步改进在于，纤维束由多根纤维丝集成一束。
13.本发明一种纤维机械增强的led显示阵列的进一步改进在于，纤维束厚度小于显示器厚度并大于芯片厚度。
14.一种纤维机械增强的led显示阵列制作方法，包括如下步骤：
15.步骤一，将led发光芯片和cmos驱动芯片按照一定周期倒装排布在具有一定粘性的胶膜上，形成n
×
m显示阵列，胶膜周边固定绷紧在一个框架上；
16.步骤二，将纤维束排布成n
×
m网格，周边固定绷紧在另一个框架；
17.步骤三，将带有纤维网格的框架与led显示阵列所在框架对准贴合，纤维网格位于n
×
m显示阵列中芯片的间隙中，同时也粘附在胶膜上；
18.步骤四，在两个贴合的框架上方涂布硅胶或其他有机胶体，硅胶固化后，将led发光芯片、cmos驱动芯片和纤维网格形成一个整体的柔性平面；
19.步骤五，去除框架以及led发光芯片和cmos驱动芯片另一侧的胶膜，露出芯片的电极，采用半导体工艺对芯片电极进行互联；
20.步骤六，通过外围驱动电路和电源根据显示图像每个像素的颜色和亮度来控制led阵列中每个led发光芯片的电流，控制led三种颜色的亮度和配比，从而显示出图案。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：、
22.1、纤维束使平面的机械强度大大增加，热膨胀减小，增加了可靠性，防止芯片间导电互联及芯片与驱动电路和电源互联导电线路在温度变化及机械冲击下断裂现象。
23.2、cmos驱动芯片、led发光芯片和纤维网格同时排布在一起，形成一体的柔性基板，无拼缝，成本低。采用有源驱动，功耗低、对比度高、灰度等级高，图像显示质量好。
24.3、由于纤维具有柔韧性，有机胶体具有较好的弹性，这样形成的led显示阵列具有可卷曲特性，便于大尺寸显示屏的搬运和安装。
25.4、在柔性基板另一面采用半导体工艺进行电极互联，效率高、成本低。
附图说明
26.图1为本发明的阵列结构示意图；
27.图2为led发光芯片排布示意图；
28.图3为纤维束网格排布示意图；
29.图4为两个框架贴合示意图；
30.图5为灌注硅胶后的示意图；
31.图6为led柔性基板示意图；
32.图7为led柔性显示阵列行线制备示意图；
33.图8为led柔性显示阵列列线制备示意图；
34.图9为有源驱动led柔性显示阵列芯片布局示意图。
35.其中，1 led发光芯片，2有机胶体，3芯片框架，4纤维网格，5纤维网格结构，6硅胶，7柔性平面，8电极面，9行线，10列线，11cmos驱动芯片。
具体实施方式
36.下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“外周面”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.此外，术语“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
40.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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发明中的具体含义。
41.如图1
‑
8所示出的第一种实施例，以100吋p0.625 4k屏为例，一种纤维机械增强的led显示阵列，包括平面7；芯片，包括led发光芯片1，led发光芯片1矩阵阵列于平面7；以及纤维束，其分割相邻两芯片，并形成纤维网状结构，芯片与纤维网状结构5之间留有间隙。
42.步骤一：参阅图2，led发光芯片1按照依次转移方式、按次序芯片电极向下倒装排列在具有一定粘度的有机胶体2上，有机胶体优选(pet或pi)，周期为625um，根据显示屏4k分辨率3840
×
2160以及16：9的横向与纵向尺寸比例(4k屏幕标准)排布，将有机胶体周边绷紧固定在一个金属框架3上(不锈钢或铝合金框架,；
43.步骤二：参阅图3，将直径为100微米的纤维束按照周期625um排布成网格状4，周边绷紧固定在另一个纤维网格结构5上(不锈钢或铝合金框架),网格中间区域为led发光芯片所在区域；
44.步骤三：参阅图4，将带有纤维网格4的纤维网格结构5与led显示阵列所在芯片框架3对准贴合，纤维网格4位于p0.625mm 3840
×
2160阵列中led发光芯片1的间隙中，同时也粘附在有机胶体2上；
45.步骤四：参阅图5，在两个贴合的框架上方涂布硅胶6或其他有机胶体，使硅胶渗透纤维网格，将整个框架放入真空腔体抽真空除去硅胶中的气泡，使硅胶与纤维网格和芯片
表面充分接触，之后进行加热使硅胶固化，将led发光芯片1和纤维网格4连接成一个机械结构稳定的cif(chip in film)柔性平面7；
46.步骤五：参阅图6，移除固定纤维网格4的纤维网格结构5，移除固定有机胶体2的芯片框架3，揭去有机胶体2使led发光芯片1的电极所处电级面8暴露出,；
47.步骤六：在在柔性平面7的led电极面8上涂敷或真空压合pic光敏胶，通过紫外线(uv)曝光和显影方法，去除led发光芯片电极上的pic光敏胶，露出led发光芯片1的p电极和n电极；
48.步骤七：参阅图7，在柔性基板7的led电极面8上进行led显示阵列的行线和列线制备。通过丝网印刷的方式制备阵列的金属行线9，金属材料为锡膏、银浆或铝等电阻率小、成本低廉的金属。也可以采用溅射或蒸发金属薄膜，再光刻腐蚀等工艺制备阵列的行线条；
49.步骤八：参阅图8，在第一层pic光敏胶层和行,9上再涂敷或真空压合第二层pic光敏胶作为行线与列线之间的电隔离层，再按照步骤六的方法露出行引线的引脚。然后再通过丝网印刷等方式制备阵列的金属列线10；
50.这样就形成了可以进行行列扫描的led显示阵列，通过外围驱动电路和电源根据显示图像每个像素的颜色和亮度来控制led阵列中每个led发光芯片的电流，控制led三种颜色的亮度和配比，从而显示出图案。
51.如图9所示出的另一实施例，以有源驱动100吋p0.625 4k屏为例：
52.led发光芯片1和cmos驱动芯片11按照依次转移方式、芯片电极向下倒装排列在具有一定粘度的有机胶体2上(pet或pi)，周期为625um，根据显示屏4k分辨率3840
×
2160以及16：9的横向与纵向尺寸比例(4k屏幕标准)排布，将有机胶体2周边绷紧固定在一个芯片框架3上(不锈钢或铝合金框架)。将直径为100微米的纤维束按照周期625um排布成纤维网格4，周边绷紧固定在另一个纤维网格结构5上(不锈钢或铝合金框架),网格中间区域为led发光芯片和cmos芯片所在区域。按照实施例一中的方法，将两个框架贴合、灌注硅胶、固化、去除框架和有机胶膜，led发光芯片、cmos驱动芯片以及纤维束通过硅胶形成一个整体的柔性基板。最后参照实施例一中行列引线和电隔离工艺进行有源驱动led柔性显示屏的cmos数据线引线、控制线引线、led电源引线、接地引线以及每层引线之间的电绝缘工艺，最终实现图像显示。
53.以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。