一种基于薄膜电路的驱动芯片全嵌入式LED显示屏
技术领域
本发明涉及LED显示屏，具体涉及一种基于薄膜电路的驱动芯片全嵌入式LED显示屏。
背景技术
随着显示技术的发展，目前出现了超薄屏、透明屏、弯曲屏、柔性屏等多种新型结构的显示屏。
LED显示屏是直接将阵列LED器件作为显示像素的显示屏，其具有亮度高、寿命长等优点。然而，LED显示屏的基板一般为印刷电路板，其一般将大量LED器件焊接在印刷电路板上，印刷电路板一般为不透明的硬质板体，其限制了LED显示屏的结构，使得LED显示屏很难做成超薄屏、透明屏、弯曲屏、柔性屏等多种新型结构的显示屏。
为解决上述问题，有人提出了基于薄膜电路的LED显示屏，这种LED显示屏的基板一般为玻璃基板(或以玻璃基板为母板的塑料膜)，其驱动电路一般为设置在玻璃基板上的薄膜电路，在利用平板显示屏(如LCD、OLED)多种制造工艺的情况下，其容易做成超薄屏、透明屏、弯曲屏、柔性屏等多种新型结构的显示屏。但是，制作在玻璃基板上的薄膜电路很难像印刷电路板一样开设贯穿板体的导电孔，其LED器件和驱动芯片需并列设置在玻璃基板的同一表面上，一般地，这种LED显示屏需将驱动芯片设置在显示区域之外的周边区域，再通过连接于显示区域和周边区域之间的大量引线将驱动芯片的信号输出到显示区域之内的LED器件上，由于单个驱动芯片的驱动能力有限，且受到连接于驱动芯片与LED器件之间引线的限制，这种基于薄膜电路的LED显示屏难以通过增加LED器件的数量来提高其显示分辨率和显示效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于薄膜电路的驱动芯片全嵌入式LED显示屏，这种驱动芯片全嵌入式LED显示屏能够通过增加LED器件数量来提高其显示分辨率和显示效果。采用的技术方案如下：
一种基于薄膜电路的驱动芯片全嵌入式LED显示屏，包括基板，以及设置在基板上的显示器件和驱动器件，基板具有第一表面，第一表面上设有由图形化薄膜构成的薄膜电路，第一表面分为显示区域和处在显示区域周边的周边区域，其特征在于：所述显示区域划分为多个驱动分区，各个驱动分区均设有像素区和芯片区；所述显示器件包括多个LED像素，各个像素区均设有至少一个所述的LED像素，各个LED像素均包括至少一个LED器件，相邻两个LED像素之间具有间隙；在各个像素区中，至少一个间隙设置为所述的芯片区；所述驱动器件至少包括多个内驱动芯片，各个内驱动芯片完全设置在相应的芯片区中。
所述内驱动芯片完全设置在相应的芯片区中即为：内驱动芯片的主体及各引脚均设置在相应的芯片区中。优选方案中，上述内驱动芯片为裸片IC。裸片IC可以通过纳米级芯片制程所制造，其面积较小，更适合设置在相邻LED像素之间的狭小间隙中。
上述驱动芯片全嵌入式LED显示屏通过将用于驱动各个LED器件的内驱动芯片分散安装在各个驱动分区中，使得内驱动芯片的功能能够得以简化，从而能够减少内驱动芯片的面积并将各个内驱动芯片整体分别设置在相应的芯片区中，由于每个驱动分区都有独立的内驱动芯片进行驱动，驱动分区的数量基本不会受到限制，其LED器件的数量可以增加以提高其显示分辨率和显示效果；而且由于将内驱动芯片简单化、小型化，并设置在驱动分区中，无需预留较大的周边区域来设置大面积驱动芯片，从而在显示屏面积不变的基础上可以设置更多的驱动分区来提高显示的分辨率和显示面积。另外，可将驱动分区之间的接缝设置得很小，通过多个LED显示屏的拼接，可以将LED显示器的显示面积和分辨率可以做得非常大，解决了LED显示器的分辨率和显示面积难以提高的问题。
一种优选方案中，所述内驱动芯片为静态驱动芯片。
另一种优选方案中，所述内驱动芯片为动态驱动芯片。
更优选方案中，所述驱动器件还包括多个周边驱动芯片，各个周边驱动芯片均为动态驱动芯片，各个周边驱动芯片设置在所述周边区域中。周边驱动芯片作为内驱动芯片的上级芯片，用于将显示信号分发给各个内驱动芯片；或者，周边驱动芯片与内驱动芯片相互配合来执行显示驱动。
进一步更优选方案中，所述内驱动芯片为构成动态驱动功能的列驱动芯片，所述周边驱动芯片为构成动态驱动功能的行驱动芯片。上述行驱动芯片一般为多路扫描开关芯片。从周边区域到各驱动分区，薄膜电路包括从行驱动芯片连接到各驱动分区的各个LED器件一端(如正极)的行驱动线，以及连接到各个列驱动芯片的外部输入线(采用串接方式)；而在各驱动分区之内，薄膜电路包括由各个列驱动芯片到其各个LED器件另一端的列驱动线。各LED器件的驱动信号通过串行信号线输入到列驱动芯片，列驱动芯片将其转换为驱动信号并通过横向跳线输出到多个列驱动线上，再通过列驱动线输出到各LED器件的一个焊脚(如正极引脚)。行驱动芯片通过多个行驱动线连接到各LED器件的另一个焊脚(如负极引脚)，由此形成了列驱动芯片、行驱动芯片到各个LED器件的动态驱动电路网络连接。其中，处于同一行的多个驱动分区共用同一串行信号线、行驱动线以及一行驱动芯片。
更优选方案中，所述内驱动芯片设有储存单元。储存单元用于储存内驱动芯片所驱动的LED器件的亮度（或是电压、电流）数据，以便于在所需的显示时间(如刷新周期或帧)之内保存各LED器件的显示状态。
一种优选方案中，上述基板为0.2mm〜2.0mm厚的透明玻璃基板。
另一种优选方案中，上述基板为5μm〜200μm厚的塑料膜。更优选方案中，所述基板为聚酰亚胺膜。进一步更优选方案中，所述基板为无色聚酰亚胺膜。
所述LED器件可以为LED芯片，也可以为封装或集成有LED芯片的LED灯珠。通常，每个LED像素包括相同数量的LED器件，例如：当所述LED显示屏为单色显示屏时，每个LED像素包括一个LED芯片，而当所述LED显示屏为彩色显示屏时，每个LED像素可包括三个LED芯片(发光颜色分别为红、绿、蓝)，或是一个封装有三色LED芯片的LED灯珠。优选方案中，上述像素区设有构成均匀阵列的多个LED像素，每个LED像素由红、绿、蓝三种发光颜色的三个LED器件组成。
通常，上述LED显示屏还包括周边电路和外部电路，周边电路设置在显示屏周边，一般由所述薄膜电路延伸而成，用于设置LED显示屏的外接口；除此之外，外部电路为连接在第一表面上的外接电路部件，如柔性电路板(FPC)，其除了用于LED显示屏的外部连接之外，还可用于不同驱动分区之间的电路连接。
通常，薄膜电路上设有用于安装各个LED器件的多个第一安装位、用于安装各个内驱动芯片的多个第二安装位、用于电连接各个第一安装位和各个第二安装位的连接电路。第二安装位作为内驱动芯片的引脚部位的安装位置，分别处在相应的相邻LED像素之间的间隙中，各个LED器件、各个驱动芯片可以通过焊接、异方向性导电胶连接或导电膏体(如碳浆、银浆)粘接的方式分别安装在相应的第一安装位或相应的第二安装位上。
优选方案中，上述薄膜电路由至少两个图形化导电膜层构成，相邻两个图形化导电膜层之间均设有绝缘膜层。图形化导电膜层为通过磁控溅射进行沉积的金属薄膜(如铜合金、Mo-Al-Mo合金)，并通过光刻加工形成高精度的薄膜图形。绝缘膜层可以为图形化的光敏树脂涂层，是由光敏树脂通过挤压涂布(slit-coating)制作而成，并通过曝光显影形成高精度图形。通常，绝缘膜层上开设有用于实现相邻两个图形化导电膜层导电的通孔，由此可在有限面积的驱动分区内实现灵活的电路走线。上述串行信号线、行驱动线、列驱动线、横向跳线等线路均由薄膜电路构成。
优选方案中，相邻两个所述驱动分区的边缘相邻LED像素之间的间隙与同一驱动分区内相邻LED像素之间的间隙距离大小相同。这样可保证LED显示屏整个显示区域的LED像素均匀排列。
上述像素区的各个LED像素可以构成均匀阵列(一般为矩阵)，也可以构成不均匀阵列。对于各个LED像素构成不均匀阵列的像素区，可以将部分相邻LED像素的间隙设置得更大，以在该间隙中设置更大的驱动芯片。
当部分相邻LED像素的间隙宽于其他相邻LED像素的间隙时，为使各LED像素的发光位置最终被矫正为均匀阵列，优选方案中，所述驱动芯片全嵌入式LED显示屏还设有导光层，导光层设置在所述第一表面上，导光层包括多个导光器，一个导光器对应一个所述LED像素，每个导光器具有分别用于接收光线的接收端和用于发出光线的发出端，各个导光器的接收端分别设置在相应的LED像素上，各个导光器的发出端构成一均匀的发光阵列。更优选方案中，所述导光器为对应LED像素的光纤。这样，可将各LED像素的发光低损地导到导光器的发出端。
上述导光层可采用以下步骤进行制作： 步骤一、提供第一模具，其包括构成所述导光层的光纤的正模；步骤二、在所述第一模具中注入第一材料，其凝固之后从模具中脱出，形成留有多个光纤反模的第二模具，所述第一材料为凝固之后可溶于水或有机溶剂的弹性材料； 步骤三、在所述第二模具的光线孔中注入熔融的透光塑料，冷固之后形成光纤的导光层；步骤四、溶解掉所述第二模具，得到导光层。
本发明的驱动芯片全嵌入式LED显示屏通过将用于驱动各个LED器件的内驱动芯片分散安装在各个驱动分区中，使得内驱动芯片的功能能够得以简化，从而能够减少内驱动芯片的面积并将各个内驱动芯片整体分别设置在相应的相邻LED像素之间的间隙中，由于每个驱动分区都有独立的内驱动芯片进行驱动，驱动分区的数量基本不会受到限制，其LED器件的数量可以增加以提高其显示分辨率和显示效果；而且由于将内驱动芯片简单化、小型化，并设置在驱动分区中，无需预留较大的周边区域来设置大面积驱动芯片，从而在显示屏面积不变的基础上可以设置更多的驱动分区来提高显示的分辨率和显示面积。另外，可将驱动分区之间的接缝设置得很小，并通过多个LED显示屏的拼接，可以将LED显示器的显示面积和分辨率可以做得非常大，解决了LED显示器的分辨率和显示面积难以提高的问题。
附图说明
图1是本发明优选实施方式实施例一的结构示意图。
图2是图1的A处放大图。
图3是本发明优选实施方式实施例二的结构示意图。
图4是本发明实施例二中驱动分区和导光层分离开的状态示意图。
图5是图3的B-B剖面图。
具体实施方式
实施例一
如图1、图2所示，这种基于薄膜电路的驱动芯片全嵌入式LED显示屏包括基板1，以及设置在基板1上的显示器件2和驱动器件3，基板1具有第一表面11，第一表面11上设有由图形化薄膜构成的薄膜电路12，第一表面11分为显示区域111和处在显示区域111周边的周边区域112；显示区域111划分为多个驱动分区113，各个驱动分区113均设有像素区114和芯片区115；显示器件2包括多个LED像素21，各个像素区114均设有至少一个所述的LED像素21，各个LED像素21均包括至少一个LED器件211，相邻两个LED像素21之间具有间隙；在各个像素区114中，至少一个间隙设置为所述的芯片区115；驱动器件3包括多个内驱动芯片31和多个周边驱动芯片32，各个周边驱动芯片32、各个内驱动芯片31均为动态驱动芯片，各个内驱动芯片31完全设置在相应的芯片区115中，各个周边驱动芯片32设置在周边区域112中。
在本实施例中，基板1为0.2mm〜2.0mm厚的透明玻璃基板。
在本实施例中，像素区114设有构成均匀阵列的多个LED像素21，每个LED像素21由红、绿、蓝三种发光颜色的三个LED器件211组成。
在本实施例中，相邻两个驱动分区113的边缘相邻LED像素21之间的间隙与同一驱动分区113内相邻LED像素21之间的间隙距离大小相同。这样可保证整个显示区域111的LED像素21均匀排列。
在本实施例中，内驱动芯片31为裸片IC。裸片IC可以通过纳米级芯片制程所制造，其面积较小，更适合设置在相邻LED像素21之间的狭小间隙中。
在本实施例中，内驱动芯片31为构成动态驱动功能的列驱动芯片，周边驱动芯片32为构成动态驱动功能的行驱动芯片（一般为多路扫描开关芯片）。从周边区域112到各驱动分区113，薄膜电路12包括从行驱动芯片连接到各驱动分区113的各个LED器件211一端(如正极)的行驱动线122、以及连接到各个列驱动芯片的外部输入线(采用串接方式)；而在各驱动分区113之内，薄膜电路12包括由各个列驱动芯片到其各个LED器件211另一端的列驱动线123；各LED器件211的驱动信号通过串行信号线121输入到列驱动芯片，列驱动芯片将其转换为驱动信号并通过横向跳线124输出到多个列驱动线123上，再通过列驱动线123输出到各LED器件211的一个焊脚(如正极引脚)。行驱动芯片通过多个行驱动线122连接到各LED器件211的另一个焊脚(如负极引脚)，由此形成了列驱动芯片、行驱动芯片到各个LED器件211的动态驱动电路网络连接。其中，处于同一行的多个驱动分区113共用同一串行信号线121、行驱动线122以及一行驱动芯片。
在本实施例中，内驱动芯片31设有储存单元。储存单元用于储存内驱动芯片31所驱动的LED器件211的亮度（或是电压、电流）数据，以便于在所需的显示时间(如刷新周期或帧)之内保存各LED器件211的显示状态。
在本实施例中，薄膜电路12由三个图形化导电膜层构成，相邻两个图形化导电膜层之间均设有绝缘膜层。图形化导电膜层为通过磁控溅射进行沉积的金属薄膜(如铜合金、Mo-Al-Mo合金)，并通过光刻加工形成高精度的薄膜图形。绝缘膜层可以为图形化的光敏树脂涂层，是由光敏树脂通过挤压涂布(slit-coating)制作而成，并通过曝光显影形成高精度图形。通常，绝缘膜层上开设有用于实现相邻两个图形化导电膜层导电的通孔，由此可在有限面积的驱动分区113内实现灵活的电路走线。串行信号线121、行驱动线122、列驱动线123、横向跳线124等线路均由薄膜电路12构成。
实施例二
参考图3-图5，在其他部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：显示器件2’包括多个第一LED像素21’和多个第二LED像素22’，各个第一LED像素21’构成均匀矩阵，各个第二LED像素22’构成不均匀阵列，且各个第二LED像素22’分别处在部分第一LED像素21’之间的间隙中。这样，可有效增大芯片区115的面积，其能够设置面积较大的内驱动芯片31，减少了对内驱动芯片31大小的要求。
为使各个第二LED像素22’的发光位置最终被矫正为与各个第一LED像素21’一致的均匀矩阵，在本实施例中，上述驱动芯片全嵌入式LED显示屏还设有导光层4，导光层4设置在第一表面11上，导光层4包括多个作为导光器的光纤41，一个光纤对应一个第二LED像素22’，每个光纤41具有分别用于接收光线的接收端411和用于发出光线的发出端412，各个光纤41的接收端411分别设置在相应的第二LED像素22’上，各个光纤41的发出端412构成一均匀的发光阵列。这样，可将各第二LED像素22’的发光低损地导到光纤41的发出端412。
导光层4可采用以下步骤进行制作： 步骤一、提供第一模具，其包括构成所述导光层4的光纤41的正模；步骤二、在所述第一模具中注入第一材料，其凝固之后从模具中脱出，形成留有多个光纤反模的第二模具，所述第一材料为凝固之后可溶于水或有机溶剂的弹性材料； 步骤三、在所述第二模具的光线孔中注入熔融的透光塑料，冷固之后形成光纤41的导光层4；步骤四、溶解掉所述第二模具，得到导光层4。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
