固态发射器面板及其制造方法_4

文档序号:8513648阅读:来源:国知局
色LED。针5-8被指定为Rl、R2、R3以及R4,每个都控制着四个像素中的红色LED的发射。相似地,针9-11以及16被指定为G1、G2、G3以及G4,每个都控制着四个像素中的绿色LED的发射。最后,针17-20被指定为B1、B2、B3以及B4,每个都控制着四个像素中的蓝色LED的发射。
[0090]图25示出了当利用示出在图24中的针输出指定方式时,在不同像素中的LED之间的相互连接240的一个实施方式。施加至针1-4 (R1P-R4P)的每个电信号,都将功率施加至像素202的各自行中的红色LED208a,而施加至针5-8的信号控制像素202的列中的红色LED 208a的发射。这个行和列设置允许控制单个红色LED的发射。例如,在第二行并且在第二列的红色LED R8的发射可以由施加至针2 (R2P)和针6 (R2)的电信号控制。
[0091]可以使用相似的步骤控制绿色LED 208b以及蓝色LED 208c的发光。施加至针12-15 (GB1P-GB4P)的电信号将功率施加至像素202的各自的行中的绿色LED 208b以及蓝色LED 208c。施加至针9-11和针16 (G1-G4)的信号控制像素202的各自的列中的绿色LED 208b的发射,并且施加至针17-20 (B1-B4)的信号控制像素202的各自的列中的蓝色LED 208c的发射。这种行和列设置允许控制单个绿色和蓝色的发射。例如,在像素中的在第二行并且在第二列的绿色LED G8的发射可以由施加至针14 (GB2P)和针10 (G2)的电信号控制。在像素中的在第二行并且在第二列的蓝色LED B8的发射可以由也施加至针14(GB2P)和针18 (B2)的电信号控制。这种相互连接设置仅是能够用在根据本发明的实施方案中的多种设置中的一种。
[0092]由于使用以上描述的封装件,多个4乘4LED封装件可一起安装以形成显示器,其中不同尺寸的显示器具有不同数量的封装件。图26示出了显示器300或显示器的一部分的实施方式,该显不器或显不器的一部分具有60个4乘4封装件200,以6乘10的布置安装至显示器面板302。显示器面板302可包括用于封装件200的20针的针输出结构的相互连接,以便允许像素202的驱动。显示器面板302可包括以多个不同方式布置的多个不同结构,其中一实施方式至少部分的包括具有导电迹线的印刷电路板(PCB),其中封装件表面安装成与迹线电连接。
[0093]图27示出了显示器350的另一实施方式,该显示器具有70个4乘4LED封装件,以6乘12的布置安装在显示面板352上。面板352可包括用于封装件200的20针的针输出结构的相互连接,以便允许像素202的驱动。理解的是,典型的显示器将具有更多的封装件以形成显示器,其中一些显示器具有足够的封装件以提供数十万的像素。
[0094]再次参照图17,封装件200可布置成使得外壳204的上表面具有一种颜色,该颜色与通过凹槽/腔体211从封装件200发出的光的颜色形成对比。在大多数实施方式中,从腔体211发出的光可包含通过LED208a至208c发出的光的组合。在一些实施方式中,LED可发出白光并且外壳的上表面可包含与白光形成对比的一种颜色。诸如蓝色、棕色、灰色、红色、绿色、紫色等的多种不同颜色可被使用,示出的实施方式在其上表面上具有黑色。黑色着色可使用多种不同的已知方法被应用。该黑色着色可在外壳204的模制过程中被应用,或者在封装件制造工艺中的后续步骤处用诸如丝网印刷术、喷墨印刷术、涂漆等不同的方法被应用。带有对比表面的LED在授予Chen等人的题为“带有对比表面的LED封装件(LED Package With Contrasting Face) ”的美国专利申请系列第12/875,873号中被描述,该申请的整个内容通过弓I证结合于此。
[0095]图28a至图28d示出了发射器面板的制造方法。在图28a和图28b中屏障(barrier) 402使用粘合剂406被固定于基台(submount) 404,这样使得屏障402在基台404上或之上。由于材料被添加至基台404,用添加工艺(additive process,加成工艺,力口色法)建立这个像素区域阵列。屏障402被对齐在基台404上以限定多个用作像素区域408的腔,然后如图28c所示,至少一个光发射器410被安装在安装表面411上的每个像素区域408中。在这个实施方式中,3个LED (—个红色的、一个绿色的、以及一个蓝色的)在像素区域408中被安装至安装表面411。最终,在图28d中屏障402的腔填充有材料以提供密封剂部412,该密封剂部至少部分地覆盖在像素区域408中的发射器410。在这个实施方式中,屏障402是安装在基台404的安装表面上的掩模(mask)。掩模可由多种不同的材料制造,例如包括PPA和PCB。在另一实施方式中,屏障402可由固定至基台安装表面411的模制的密封剂部形成。在又一实施方式中,屏障402可通过在基台中形成凹口来形成,这样使得安装表面陷入基台中并且屏障在安装表面之上。
[0096]图29是可结合进发射器面板的掩模500的顶部视图。掩模500具有切入掩模中的方孔,该方孔当掩模500固定至基台时将限定像素区域。方孔被使用是由于方孔为像素提供了最大空间效率的窗口。在一些实施方式中,在使用钻头产生孔的情况下,孔的边角可为倒圆的。在这个特别的实施方式中,掩模500包括4乘4的基础模块502的6乘4的阵列,总计384个像素孔。理解的是,可使用更多或更少的基础模块以提供需要的阵列尺寸并且阵列中非4乘4的基础模块同样可被使用。如在本文中表明的,PPA是可被用于制造掩模500的一种合适的材料。诸如聚酯的其他材料同样可被使用。掩模400可使用多种不同方法来制造,例如诸如模制、冲压或钻孔。材料和制造方法应被选择以提供掩模500,该掩模将不会变形、具有良好的热稳定性、充分地粘至硅树脂/环氧树脂、具有与将要固定至的基台相似的热膨胀系数(CTE)、带有合理的延伸率的良好硬度以及优选地非光滑表面。
[0097]再一次参照图28,屏障402(掩模,在这个实施方式中)可用粘合剂附接至基台404。在一实施方式中,可使用液相胶水。一种蜡纸(stencil,模版)可被应用并结合可控的高粘度胶水使用。使用各种书写方法(writing method)来应用胶水是同样可能的。在其他实施方式中,固相胶水可为合适的。在这个情况下可使用冲压方法来使胶水形成固态格栅(匹配屏障402的形状)以被应用至基台404的安装表面411。固态胶水同样可与屏障在同一时间成形,减少了加工时间并改善了对齐(alignment)。多种不同的胶水将满足需要,合适的胶水将充分粘至屏障402和基台404两者并且在固化之后将最小地渗出。优选地,胶水将具有良好的热/紫外线稳定性。在一些实施方式中,用固态胶水使用b分级工艺(b-stagingprocess)是有利的。B分级在本领域中是已知的并且描述利用热或紫外光来从粘合剂移除溶剂从而允许结构被分级的工艺。就是说,在粘合剂应用、装配、与固化之间,掩模屏障402和基台404可被保持一段时间而无须立刻完成所有制造步骤。例如,这将允许产品的立即变形以在各种位置运送或装配。在这个工艺中室温硫化(RTV)材料可用作粘合剂。
[0098]图30是屏障/基台组合600的另一实施方式的横截面视图,其中屏障是起掩模功能的第二基台604。在一些实施方式中,第一和第二基台可与通过将第二基台安装至第一基台产生的屏障一起使用。这里PCB板被用于第一基台602,其中顶部表面或是PCB芯材606或是预浸材608。预浸材在本领域中是已知的并且描述了其中已存在诸如环氧树脂的基体材料的“预浸溃”复合纤维。该纤维常常采用编织的形式,并且在制造过程中用基体将该纤维一起结合至其他部件。在这个特定的实施方式中,第二基台604被成形以起掩模的作用。掩模材料同样可为PCB芯;在其他情况下掩模可为预浸材。使用普通的PCB材料,第二基台604可在PCB生产设备处被产生并附接至PCB基台602的安装表面610。一些可以使用的其他合适的减数法(subtractive methods)是钻孔、切除(例如使用激光)、或冲压。
[0099]在其他实施方式中,用消去工艺(B卩,通过移去材料)产生屏障,其中来自基台的顶部表面的材料被移去以产生凹陷的安装表面。剩下的基台材料则限定屏障并且因此限定像素区域。因此,使用添加工艺或消去工艺两者之一提供在安装表面之上限定像素区域的凸起的屏障是可能的。
[0100]图31至图34示出了发射器面板700的各种视图:图31为发射器面板700的立体图;图32示出了发射器面板700的顶部平面视图;图33为一个4乘4模块704的特写视图;并且图34示出了单个像素706的特写。发射器面板700包括PCB基台702。每个模块704包括16个单独像素706。每个像素之内的光发射器(还未被包括)在基台702之内被电连接。PCB可包括向像素706提供电力和控制信号的内部电力相互连接。合适的基台材料将具有低透明度、良好的刚性、与屏障/掩模材料相似的CTE、良好的热稳定性、以及良好地粘至硅树脂/环氧树脂。模块704与PCB基台702、PPA掩模、以及固态环氧树脂粘合剂一起制造。
[0101]图35示出了带有安装并连接至基台702的光发射器710的模块704的横截面视图。掩模708提供了在安装表面713之上的凸起的屏障,该屏障限定像素区域712。光发射器710在基台702的安装表面713上用引线接合714电连接至迹线718。密封剂部716材料填充由掩模708限定的像素区域712并覆盖光发射器710和引线接合714。密封剂部716可执行双重功能:该密封剂部既保护像素区域712之内的元件又使得来自发射器710的向外发出的光成形。密封剂部(在基台上执行(performed)或模制)可被设计成用作透镜,提供来自像素的特定的光学输出。
[0102]图36a至图36d示出了用于制造固态发射器面板800的另一方法。在该实施方式中,如图36a所示,光发射器410首先安装于基台404的安装表面411上。然后,如图36b所示,整体密封剂部802模制于光源410上方以限定像素806。因此,在该实施方式中,屏障由密封剂部802的侧壁限定,光源410位于屏障内的安装表面411上。可使用包括转移模塑、分配模塑、喷射模塑等的多个添加工艺。密封剂部材料应当选定以提供基台404的良好的光输出效率、刚性、均匀性、紧凑的CTE,以及对基台404的良好的粘附性。例如,适合的材料包括环氧树脂和硅树脂。如先前所注意的,当密封剂部802附接至基台404时,该密封剂部可用作透镜,该透镜的透镜化部分与像素区域806对齐。
[0103]参照图36b,在模制过程期间,在像素806之间的区域中,一些称为“毛边(flash)”804的残余材料残留在基台404上。如下面将进行讨论的,在图36c中,毛边804从像素806之间的间隙中移除。如图36d所示,一旦毛边804清除干净,填充材料808可施加于基台404上,施加于像素806之间的间隙中。
[0104]图37示出了处于中间制造过程(见图36d)的未完成模块800的横截面视图,其中毛边804可在位于像素806之间的基台安装表面411上看到。在精度是重要的这些应用中,诸如在显示器中,由于当残余的毛边804用作光导件
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