專利名稱：一種室外全彩led大屏幕顯示單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于室外的全彩LED大屏幕顯示單元。
背景技術(shù)：
LED大屏幕是一種以LED (發(fā)光二極管)為發(fā)光體制作而成的現(xiàn)代顯示平臺，具有發(fā) 光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強等特點，已廣泛 地應(yīng)用在金融、交通、體育、廣告等領(lǐng)域。目前市場上使用的LED大屏幕，存在以下幾 方面的不足一方面根據(jù)全彩LED大屏幕的顯示特性，由加色法原理可知，將R(紅色)、G(綠 色)、B (藍色)三基色按不同比例混合，可以合成從白到黑各種顏色的光。因此，全彩 LED大屏幕均是采用紅色LED發(fā)光管、綠色LED發(fā)光管和藍色LED發(fā)光管來作為基本的 顯示元件。根據(jù)色度學(xué)理論，白色是衡量LED大屏幕顏色顯示是否正常的一個基本指標，稱之 為白平衡。即當光線中紅色的亮度為21%，綠色的亮度為69%，藍色的亮度為10%時， 混色后人眼感覺到的是純白色。因此，為了達到最佳亮度和最低成本，應(yīng)盡量選擇三基色 發(fā)光強度大致為3:6:1比例的LED發(fā)光管組成一個像素。以往，由于綠色LED的價格較高，且人眼對綠色的顏色寬容量較大，故當時的LED 配比多采用2:1:1，即2紅1綠1藍的模式，對于略顯缺乏的綠色成份，大多數(shù)企業(yè)均采 用提高綠色LED電壓(即增加其亮度)的辦法，從而實現(xiàn)既減少LED數(shù)量的使用(控制 成本)，又可以基本滿足白平衡和色還原度的要求。但是隨著人們欣賞水平的不斷提高，以及LED技術(shù)的快速發(fā)展，綠色LED的價格己 經(jīng)可以接受；此外，長期提高LED的使用電壓，對其壽命的影響非常大，當綠色LED先 行失效后(相對于其他兩種顏色LED)，整個LED顯示屏的色彩平衡將遭受毀滅性破壞， 直接導(dǎo)致LED顯示屏不能繼續(xù)使用。由此可知，打破長久以來使用的2:1:1配比非常必要， 充分從色彩還原度等有利于顯示效果，并保證LED顯示屏正常使用年限及有效延長其壽 命等方面考慮，提出新的配比方案刻不容緩。第二方面目前的LED大屏幕顯示屏大多是使用單塊LED電路板在現(xiàn)場進行拼裝而成， 極易在運輸、安裝的過程中造成LED電路板的損壞。因此，采用模塊化的顯示單元作為 LED大屏幕組裝部件，十分有利于LED企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)?；a(chǎn)品規(guī)范化及安裝、維護的 方便性。同時由于使用環(huán)境的復(fù)雜多變，不可避免的會受到外界因素的影響，為保證其長 時間穩(wěn)定運行，常見的防護措施有防水、防腐、防雷、防風、防潮、防凍、防靜電等。 根據(jù)國家標準SJ/T 11281-2003《LED大屏幕測試方法》和GB4208-93《外殼防護等級(IP 代碼)》的規(guī)定，室外LED大屏幕外殼防護分為3個等級，其中A級最低，C級最高，如表1所示《其中IP33表示防止直徑大于2.5!11111的固體異物進入、防淋水(各垂直面在60度范 圍內(nèi)淋水，無有害影響)；IP54表示防塵(允許在某些規(guī)定條件下進入數(shù)量有限的灰塵)、防濺水(向外殼各 方向濺水無有害影響)；IP66表示塵密(不允許任何灰塵進入)、防強烈噴水(向外殼各方向強烈噴水無有 害影響)。表1 室外LED大屏幕外殼防護等級A級B級C級室外IP54>F^IP33IP66>F^IP54F2IP66由此可見，在防塵與防水方面，現(xiàn)場拼裝的LED大屏幕顯然存在很多的缺陷和隱患， 參照C級標準的IP66要求，LED大屏幕的顯示單元模塊十分有必要采用封閉式的單元箱 體結(jié)構(gòu)，并使用封裝絕緣材料對電路板上表面及四周進行灌封，從而最大限度地將整個電 路板及LED發(fā)光管的引腳與外界環(huán)境隔離，避免各種腐蝕性物質(zhì)對屏體造成危害。另一方面，目前，通常使用的LED像素表面并沒有任何的附加裝置，因此在陽光或 者其他外界光照射時，會有比較明顯的反光現(xiàn)象，從而造成LED大屏幕對比度的下降， 直接影響顯示效果。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的為克服上述各種缺點，提供一種能夠改善LED大屏幕顯示效果， 并延長其使用壽命的室外全彩LED大屏幕顯示單元。本實用新型的實現(xiàn)方式如下一種用于室外的全彩LED大屏幕顯示單元，包括有單元箱體和多塊裝于其內(nèi)的LED 電路模塊，LED電路模塊的電路板上有陣列分布的LED像素點，本實用新型首先提出了 每個LED像素點的配比設(shè)計方案，即每個LED像素點由兩個紅色LED、兩個綠色LED 和一個藍色LED組合構(gòu)成。最好的是將藍色LED位于LED像素點中心，兩個紅色LED 和兩個綠色LED分別圍繞四周。長久以來，紅色LED的使用比例均很大(無論是2:1:1還是2:2:1,紅色都占有極大的 比重)，這是由于紅色LED的發(fā)光強度不高，要保證整個LED顯示屏的亮度及色彩平衡， 這一比例就顯得十分必要；此外，紅色LED的研制最早，工藝最成熟，價格最低，使得 生產(chǎn)者不必為該比例承受過重的成本壓力。而與常用的LED配比方案(2:1:1)相比，本實用新型提出的配比設(shè)計(2:2:1)改進 之處在于其更加符合白平衡所要求的3:6:1比例。紅、綠、藍三色中綠色非常重要，其占 據(jù)了白色69%的亮度，且處于色彩橫向排列表的中心，因此在權(quán)衡顏色的純度和價格兩 者之間的關(guān)系時，綠色應(yīng)該是著重考慮的對象。而之所以不直接使用白平衡的標準比例， 是由于人眼對綠色的變化最不敏感(相對于紅色和藍色而言，綠色的顏色寬容度最大)， 基于成本的控制考慮，釆用與紅色等量的綠色LED,足以在效果與價格方面找到一個平 衡點。此外，隨著LED大屏幕的使用，LED的衰減問題不得不引起重視，紅、綠、藍三色 LED比較而言，紅色LED的衰減速度最慢，其次是綠色LED，而藍色LED最快。由此 可見，在LED大屏幕使用一段時間之后，當使用2紅1綠1藍的配比時，藍色和綠色LED 會先后因為衰減而破壞大屏幕出廠時的顏色配比平衡，從而嚴重影響大屏幕的顯示效果。 由此，適當?shù)卦黾铀{色和綠色LED的比例似乎十分必要，但事實上人眼對各種顏色的分 辨率并不一致，其中對藍色的分辨率大概只有對紅、綠色分辨率的1/4，并且藍色LED使 用過多會使大屏幕容易偏紫，實際應(yīng)用也表明，藍色實像素點有一定缺失對圖像效果影響 也比較小?；谝陨细鼽c，本實用新型保持藍色LED比例不變，適當提高綠色LED比例，采用 2紅2綠1藍配色方案，將十分有效地提高室外全彩LED大屏幕的亮度和對比度，對延 長LED大屏幕的使用壽命，提高顯示效果非常有利。進一步，本實用新型對顯示單元的防水防塵等結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，其方案是在電路板上表面灌有一層完全覆蓋電路板表面、及電路板之間、電路板與單元箱體之間所有縫隙和 LED下部2/3的封裝絕緣層，封裝絕緣層為雙組份常溫固化環(huán)氧灌封料，最后成型后為黑 色固體晶狀體。該封裝絕緣層使得整個LED大屏幕的顯示單元正面僅有LED的發(fā)光面與 外界環(huán)境接觸。這樣，可以大幅度強化電子器件的整體性，提高對外來沖擊、震動的抵抗 能力；提高元件、電路之間的絕緣性能；避免元件、電路等直接暴露在外界環(huán)境中；改善 其防水、防潮等能力。此外，在所述整個單元箱體內(nèi)的LED電路模塊之上安裝了反光隔柵罩，反光隔柵罩 由基板和隔柵構(gòu)成，基板上有與LED電路模塊上的LED像素單元一一對應(yīng)的LED定位 孔，隔柵位于LED定位孔上沿，垂直于基板。這樣，在有強光從該方向照射過來時，可 以有效降低其對LED像素點的干擾，減少反光影響，從而提高大屏幕的對比度，進而改 善顯示效果。本實用新型的優(yōu)點在于以LED大屏幕的顯示單元作為室外全彩LED大屏幕的組裝 個體，便于運輸和裝配，提高了抗破壞性；采用2:2:1的LED配比，提高了大屏幕的亮度 及對比度，有效地改善室外全彩LED大屏幕的顯示效果，并延長LED的使用壽命；使用 封裝絕緣層將LED電路模塊正面與外界環(huán)境隔離，大大降低了屏體受外界因素腐蝕的程 度和減少了維護的工作量，延長了 LED大屏幕的使用壽命；配套的室外反光隔柵罩可以 有效減少強光對LED直接照射的影響，從而提高顯示對比度，改善顯示效果。


圖1為整個室外全彩LED大屏幕顯示單元結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為LED電路模塊的正面結(jié)構(gòu)圖； 圖3是圖2中A部的放大圖；圖4中的(a)圖為LED電路模塊正面灌注封裝絕緣層前的示意圖；(b)圖為灌注封 裝絕緣層后的示意圖；圖5中(a)圖為反光隔柵罩的平面結(jié)構(gòu)圖；(b)圖為(a)圖的A向視圖；(c)圖為 (a)圖的B向視圖。
具體實施方式
圖1顯示了一種用于室外的全彩LED大屏幕顯示單元的結(jié)構(gòu)，它主要由單元箱體l、 電路板2、 LED像素點3、封裝絕緣層4和反光隔柵罩5等構(gòu)成，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。單元箱體1為鋁制長方形框架，后部敞開，具有多個支架以備固定電路板2。箱體的 尺寸可根據(jù)需要設(shè)計，如采用長105cm、寬35cm，長寬比例為3:1的方式，其內(nèi)就可安 裝6X2共12塊LED電路模塊，LED電路模塊長16cm、寬16cm,各塊之間緊密排列， 由螺絲固定在箱體支架上。單元箱體l中底層(即支架以上)為電路板2， LED像素單元3焊接在電路板2上， LED及電路板共同構(gòu)成LED電路模塊，每個模塊由8X8個LED像素點構(gòu)成，其中每個 像素點由2紅(R)、 2綠(G)、 1藍(B)共5個LED構(gòu)成，電路板上有預(yù)留的螺母定位孔6， 如圖2和圖3所示。電路板2上表面灌有一層完全覆蓋電路板表面、及電路板與單元箱體之間所有縫隙和 LED像素點3下部2/3的封裝絕緣層4。 LED焊接在電路板2上，定位卡腳7到LED發(fā) 光管尚有3mm左右的距離，如圖4中的(a)圖所示，封裝絕緣灌封料組成的封裝絕緣層 4則厚約7mm，可以十分有效地將LED定位卡腳及部分LED發(fā)光管完全與外界環(huán)境隔離， 如圖4中的(b)圖所示。同時要說明的是，為了提高大屏幕對比度，不對LED造成光干 擾，封裝絕緣層為黑色。用作封裝絕緣層的電子灌封料主要成分為環(huán)氧樹脂，標準代號Q/94050/，規(guī)格型號 yy-3，為雙組份常溫固化環(huán)氧灌封料，灌封后不需加熱即可固化，對設(shè)備要求不高，使用 非常方便。基本原理為通過將液態(tài)環(huán)氧樹脂復(fù)合物用機械或手工方式灌入裝有電子元件、 電路的表面或內(nèi)部，在常溫(或加熱)條件下固化成性能優(yōu)異的熱因性高分子絕緣材料。 從圖4的(b)圖中可以看到，灌入封裝絕緣層后，整個LED電路模塊正面僅有約1/3的 LED發(fā)光面暴露在外，大幅度地提高了防塵、防水、防腐、防風、防潮等能力，可以十 分有效地延長LED大屏幕的使用壽命。室外反光隔柵罩5由基板51和隔柵52組成，安裝于封裝絕緣層4之上，通過預(yù)留的 螺母定位孔54,可以將基板51與電路板2固定成一體。針對每一個LED像素點，基板 51上均對應(yīng)有一個方形LED定位孔53，同時在陽光照射方向上，LED定位孔53的上沿， 垂直于基板設(shè)計有一隔柵52，用以阻擋光線的直接照射。如圖5的(a)圖、(b)圖和(c) 圖所示。安裝隔柵罩時，各像素點應(yīng)該與配套的LED定位孔一一對應(yīng)，從而滿足《LED大屏幕測試方法》(SJ/T 11281-2003)中規(guī)定的LED大屏幕平整度要求；此外，每一個LED 定位孔上沿(即陽光照射方向)均有一隔柵，在有強光從該方向照射過來時，可以有效降 低其對LED像素點的干擾，減少反光影響，從而提高大屏幕的對比度，進而改善顯示效 果。
權(quán)利要求1、一種室外全彩LED大屏幕顯示單元，包括有單元箱體和多塊裝于其內(nèi)的LED電路模塊，LED電路模塊的電路板上有陣列分布的LED像素點，其特征在于每個LED像素點由兩個紅色LED、兩個綠色LED和一個藍色LED組合構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室外全彩LED大屏幕顯示單元，其特征在于所述LED像素 點的藍色LED位于中心，兩個紅色LED和兩個綠色LED分別圍繞四周。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的室外全彩LED大屏幕顯示單元，其特征在于所述電路板 上表面灌有一層完全覆蓋電路板表面、及電路板之間、電路板與單元箱體之間所有縫 隙和LED下部2/3的封裝絕緣層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的室外全彩LED大屏幕顯示單元，所述封裝絕緣層為雙組份常溫 固化環(huán)氧灌封料，最后成型后為黑色固體晶狀體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的室外全彩LED大屏幕顯示單元，其特征在于在所述整個 單元箱體內(nèi)的LED電路模塊之上安裝有反光隔柵罩，反光隔柵罩由基板和隔柵構(gòu)成， 基板上有與LED電路模塊上的LED像素單元一一對應(yīng)的LED定位孔，隔柵位于LED 定位孔上沿，垂直于基板。
專利摘要本實用新型提出一種用于室外的全彩LED大屏幕顯示單元，包括單元箱體、電路板、LED像素點、封裝絕緣層和室外反光隔柵罩等。每個LED像素點由兩個紅色LED、兩個綠色LED和一個藍色LED組合構(gòu)成。單元箱體中的電路板表面灌一層完全覆蓋電路板至LED2/3處的封裝絕緣層，室外反光隔柵罩位于封裝絕緣層之上。本實用新型以顯示單元作為組裝個體，便于運輸和裝配；采用2∶2∶1的LED配比，提高大屏幕的亮度及對比度，改善顯示效果，并延長使用壽命；使用封裝絕緣層將LED電路模塊正面與外界環(huán)境隔離，大大降低了屏體受外界因素腐蝕的程度；配套的室外反光隔柵罩有效減少強光對LED直接照射的影響，從而提高顯示對比度，改善顯示效果。
文檔編號G09F9/33GK201122399SQ200720125058
公開日2008年9月24日 申請日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月27日
發(fā)明者睿 萬, 熹 左, 朱小清, 李志敏, 王曉鋒 申請人:重慶大學(xué)