如何從設計上降低LED顯示屏模組成本

　　眾所周知，組成顯示屏箱體單元的基本單元就是模組，就使用環(huán)境來(lái)分有戶(hù)內與戶(hù)外兩大類(lèi)型，按常規產(chǎn)品來(lái)講，戶(hù)內產(chǎn)品的構成是：底殼、面罩、燈板及附件等;戶(hù)外產(chǎn)品的構成是：密封圈、底殼、面罩、燈板、密封膠及附件等。

　　針對模組類(lèi)產(chǎn)品的組成架構，撇開(kāi)原有的設計思維模式，按照“一體化”模組的設計思路，進(jìn)行各組成部分的非獨立(具有相關(guān)性)設計，將會(huì )大幅降低模組類(lèi)產(chǎn)品的成本，具體可從以下幾大方面分別敘述：

　　燈板的一體化設計：燈板作為模組的重要組成部分，其成本的高低會(huì )直接影響到終端產(chǎn)品的銷(xiāo)售價(jià)格，換句話(huà)講與產(chǎn)品帶來(lái)的利潤息息相關(guān)。通常，燈板主要是由以下幾部分組成的LED、線(xiàn)路板、驅動(dòng)電路等構成。

　　對于顯示屏制造商來(lái)說(shuō)，設計人員是將這些分開(kāi)獨立的部件產(chǎn)品，設計在一個(gè)模組產(chǎn)品上，通過(guò)電子加工的方式組合到一起，形成模組產(chǎn)品，倘若在模組產(chǎn)品的設計上，可以將這些獨立的部件進(jìn)行局部整合或全部整合，將會(huì )使模組產(chǎn)品的成本大幅降低。

　　首先是LED芯片及封裝的一體化：將LED芯片直接綁定在線(xiàn)路板中間層面上，然后在綁定的凹孔處直接灌入密封膠，便形成一體化模組不可分割的LED顯示部分。如下圖1、圖2所示，綠色部分表示LED芯片，紅色部分表示密封膠、黑色部分表示多層電路板。

　　采用這種設計方式的模組類(lèi)產(chǎn)品，比生產(chǎn)點(diǎn)陣模塊的傳統工藝要簡(jiǎn)單許多，從固晶、焊線(xiàn)、點(diǎn)密封膠等相關(guān)環(huán)節均可采用自動(dòng)化設備完成，在產(chǎn)能方面大幅提升，密封材料的使用量精準可控，并且其使用量也大幅減少。

　　從成本來(lái)看，同采用常規工藝流程制造的模組類(lèi)產(chǎn)品相比，主要減少兩部分成本，第一是LED封裝產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售的利潤及其部分材料成本(支架與外殼);第二封裝產(chǎn)品的后續電子加工費用。

　　當然，除以上直接成本降低外，還有無(wú)形成本的降低，比如加工工藝的簡(jiǎn)單化，帶來(lái)的產(chǎn)能的提升，產(chǎn)品合格率的升高，降低了生產(chǎn)制造成本及售后服務(wù)費用;產(chǎn)品線(xiàn)制造環(huán)節的減少，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期;效率的提高、人員的減少等諸多因素改善，帶來(lái)管理費用的大幅降低，LED制造業(yè)將往高端制造業(yè)邁出一大步。

　　綜合考慮針對不同規格的模組產(chǎn)品，尤其是小間距高密度產(chǎn)品，采用這種COB綁定的生產(chǎn)方式，其成本同目前常規做法的同類(lèi)產(chǎn)品相比，降低幅度在40-70%，亦或更高。

　　其次是驅動(dòng)及控制設計的一體化：對于高密度小間距模組產(chǎn)品，若采用現有的常規驅動(dòng)方式與控制系統，在電氣方面將會(huì )使用很多的元器件，造成設計上非常復雜，會(huì )對產(chǎn)品的可靠性及穩定性產(chǎn)生一定影響，增加在生產(chǎn)、加工、組裝等制程中的難度，為了不降低產(chǎn)品的合格率，相對而講，對產(chǎn)品的工藝控制要求就更嚴格。

　　由于密度增加，單位面積內控制卡處理的信息量增大，為了不降低相關(guān)的技術(shù)指標，比如灰度、刷新率等等，單位面積內使用的控制卡數量將會(huì )增加，在狹小的空間內，要做到產(chǎn)品具備良好的工藝性，變得非常困難。如果采用智能化驅動(dòng)的思路進(jìn)行設計，可能會(huì )充分解決以上矛盾，具體可從以下兩個(gè)主要方面簡(jiǎn)述：

　　驅動(dòng)部分(跟IC制造商或其它聯(lián)合)將現有驅動(dòng)IC的集成度大幅提升，根據目前小間距產(chǎn)品的規格信息以及設計的便利性與可靠性，確定驅動(dòng)輸出的端口數量，同時(shí)在輸出的引腳分布上，最大限度滿(mǎn)足PCB設計的方便性要求，至于驅動(dòng)IC產(chǎn)品的形式可采用封裝與綁定兩種方式。

　　對普通使用者，采用封裝形式，在設計與使用方面會(huì )比較靈活;對于具有綁定設備的使用者，可采用直接將IC綁定在線(xiàn)路板的方式設計，使用這種方法容易做到驅動(dòng)IC的體積更小，成本比采用封裝形式的更低，缺點(diǎn)是不具有通用性，售后服務(wù)是難點(diǎn)。

　　控制部分( 跟控制卡制造商或其它聯(lián)合)建立在驅動(dòng)I C集成度大幅提升的基礎上，由此節省出的物理空間，可將接收控制卡的電路設計轉移到驅動(dòng)板上完成，這樣驅動(dòng)與控制設計在一起，就形成了智能型驅動(dòng)，實(shí)現這種方案的效果不僅可以使產(chǎn)品的工藝性提升，而且與產(chǎn)品相關(guān)的穩定性、可靠性都會(huì )極大改善。

　　同時(shí)，模組類(lèi)產(chǎn)品的運用會(huì )更加靈活，比如模組自身的亮度校正數據、色度校正數據等方面將不受更換或位置的變化影響;模組的組合形式、顯示的信息內容等等均可自由變換，這樣不同創(chuàng )意的運用，將變得十分簡(jiǎn)單。通過(guò)這些改變與提升，對市場(chǎng)的再發(fā)展都將起到積極地推動(dòng)作用。

　　板材的一體化設計：考慮到小間距模組產(chǎn)品的散熱或其它特殊環(huán)境要求的非風(fēng)扇散熱方式要求，將鋁板和環(huán)氧板壓合使用會(huì )較好的解決模組產(chǎn)品的散熱問(wèn)題，同時(shí)也有利于通過(guò)EMC測試要求;使得產(chǎn)品整體上符合安規認證的要求。

　　綜上所述，芯片與封裝的一體化設計以及驅動(dòng)電路的一體化設計，二者通過(guò)線(xiàn)路板有機的結合在一起，便形成了本文所述的(室內用)一體化模組類(lèi)產(chǎn)品;如果再能將接收控制卡的一體化設計有機的結合在驅動(dòng)設計中，那么就形成了本文所述的(室內用)智能型驅動(dòng)一體化模組類(lèi)產(chǎn)品。

　　戶(hù)內外產(chǎn)品的一體化：現階段市場(chǎng)使用的戶(hù)內外模組類(lèi)產(chǎn)品，套件設計完全不同，室內使用的套件不需要考慮防水，室外使用的套件需要考慮防水，并且大多數正面都需要灌封防水硅膠，固定結構端面都要安裝防水密封圈。

　　而一體化模組類(lèi)室內產(chǎn)品可以不使用塑膠套件，安裝連接裝置可直接焊在線(xiàn)路板上，無(wú)需同常規模組那樣，需要經(jīng)過(guò)底殼過(guò)渡安裝。同時(shí)，由于發(fā)光器件是嵌入到電路板中，使用和運輸過(guò)程中，產(chǎn)品的防碰撞性能也比常規好了許多。

　　至于一體化模組類(lèi)的戶(hù)外產(chǎn)品，只需將一體化模組類(lèi)的戶(hù)內產(chǎn)品，在長(cháng)寬外形尺寸上縮小一定范圍(比如0.5mm)，能將一體化模組安裝在出光面具有光學(xué)特性且完全密封的外殼內，加上配套的支架和密封圈，便形成了可在戶(hù)外使用的一體化模組類(lèi)產(chǎn)品，省去了常規模組需要灌封防水硅膠的環(huán)節。

　　與此同時(shí)，光學(xué)特性的外殼，突破了現有LED封裝產(chǎn)品配光曲線(xiàn)的限制，實(shí)現了在光學(xué)方面，產(chǎn)品可二次開(kāi)發(fā)或滿(mǎn)足市場(chǎng)特殊環(huán)境的定制運用。如下圖所示，圖3為室內型，圖4為室外型;綜上所述，一體化LED顯示模組類(lèi)產(chǎn)品的實(shí)現，不僅可以帶來(lái)降低成本、簡(jiǎn)化工藝、提高產(chǎn)能的優(yōu)越性，而且還可以實(shí)現LED模組類(lèi)產(chǎn)品的全自動(dòng)化生產(chǎn)，從某種意義上講，一體化模組類(lèi)產(chǎn)品是一種產(chǎn)業(yè)鏈整合的產(chǎn)品。

　　不過(guò)，在帶來(lái)諸多益處的同時(shí)，可能會(huì )對現有的一些封裝產(chǎn)品產(chǎn)生沖擊(主要是適用于小間距的封裝產(chǎn)品);并且對產(chǎn)業(yè)鏈中的一些中間環(huán)節【比如純封裝企業(yè)、(僅限于顯示屏行業(yè)的)電子加工業(yè)、驅動(dòng)IC貿易商、塑膠套件廠(chǎng)、防水材料廠(chǎng)等】形成較大影響。

　　與此同時(shí)，和顯示屏配套的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也會(huì )有新的發(fā)展機遇，如自動(dòng)化配套生產(chǎn)設備、電路板廠(chǎng)、IC制造業(yè)、新型散熱材料、封裝材料等。本文闡述的一體化LED模組產(chǎn)品，僅代表個(gè)人對顯示屏行業(yè)今后發(fā)展的預測，實(shí)際如何發(fā)展由市場(chǎng)自身決定。