如何從設(shè)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)境來分有戶內(nèi)與戶外兩大類型，按常規(guī)產(chǎn)品來講，戶內(nèi)產(chǎn)品的構(gòu)成是：底殼、面罩、燈板及附件等;戶外產(chǎn)品的構(gòu)成是：密封圈、底殼、面罩、燈板、密封膠及附件等。

針對模組類產(chǎn)品的組成架構(gòu)，撇開原有的設(shè)計思維模式，按照“一體化”模組的設(shè)計思路，進行各組成部分的非獨立(具有相關(guān)性)設(shè)計，將會大幅降低模組類產(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(shè)計：燈板作為模組的重要組成部分，其成本的高低會直接影響到終端產(chǎn)品的銷售價格，換句話講與產(chǎn)品帶來的利潤息息相關(guān)。通常，燈板主要是由以下幾部分組成的LED、線路板、驅(qū)動電路等構(gòu)成。

對于顯示屏制造商來說，設(shè)計人員是將這些分開獨立的部件產(chǎn)品，設(shè)計在一個模組產(chǎn)品上，通過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(shè)計上，可以將這些獨立的部件進行局部整合或全部整合，將會使模組產(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(shè)計方式的模組類產(chǎn)品，比生產(chǎn)點陣模塊的傳統(tǒng)工藝要簡單許多，從固晶、焊線、點密封膠等相關(guān)環(huán)節(jié)均可采用自動化設(shè)備完成，在產(chǎn)能方面大幅提升，密封材料的使用量精準(zhǔn)可控，并且其使用量也大幅減少。

從成本來看，同采用常規(guī)工藝流程制造的模組類產(chǎn)品相比，主要減少兩部分成本，第一是LED封裝產(chǎn)品市場銷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(xù)電子加工費用。

當(dāng)然，除以上直接成本降低外，還有無形成本的降低，比如加工工藝的簡單化，帶來的產(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)品線制造環(huán)節(jié)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(guī)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(guī)做法的同類產(chǎn)品相比，降低幅度在40-70%，亦或更高。

其次是驅(qū)動及控制設(shè)計的一體化：對于高密度小間距模組產(chǎn)品，若采用現(xiàn)有的常規(guī)驅(qū)動方式與控制系統(tǒng)，在電氣方面將會使用很多的元器件，造成設(shè)計上非常復(fù)雜，會對產(chǎn)品的可靠性及穩(wěn)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(yán)格。

由于密度增加，單位面積內(nèi)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(biāo)，比如灰度、刷新率等等，單位面積內(nèi)使用的控制卡數(shù)量將會增加，在狹小的空間內(nèi)，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(qū)動的思路進行設(shè)計，可能會充分解決以上矛盾，具體可從以下兩個主要方面簡述：

驅(qū)動部分(跟IC制造商或其它聯(lián)合)將現(xiàn)有驅(qū)動IC的集成度大幅提升，根據(jù)目前小間距產(chǎn)品的規(guī)格信息以及設(shè)計的便利性與可靠性，確定驅(qū)動輸出的端口數(shù)量，同時在輸出的引腳分布上，最大限度滿足PCB設(shè)計的方便性要求，至于驅(qū)動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(shè)計與使用方面會比較靈活;對于具有綁定設(shè)備的使用者，可采用直接將IC綁定在線路板的方式設(shè)計，使用這種方法容易做到驅(qū)動IC的體積更小，成本比采用封裝形式的更低，缺點是不具有通用性，售后服務(wù)是難點。

控制部分( 跟控制卡制造商或其它聯(lián)合)建立在驅(qū)動I C集成度大幅提升的基礎(chǔ)上，由此節(jié)省出的物理空間，可將接收控制卡的電路設(shè)計轉(zhuǎn)移到驅(qū)動板上完成，這樣驅(qū)動與控制設(shè)計在一起，就形成了智能型驅(qū)動，實現(xiàn)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(wěn)定性、可靠性都會極大改善。

同時，模組類產(chǎn)品的運用會更加靈活，比如模組自身的亮度校正數(shù)據(jù)、色度校正數(shù)據(jù)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(nèi)容等等均可自由變換，這樣不同創(chuàng)意的運用，將變得十分簡單。通過這些改變與提升，對市場的再發(fā)展都將起到積極地推動作用。

板材的一體化設(shè)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)氧板壓合使用會較好的解決模組產(chǎn)品的散熱問題，同時也有利于通過EMC測試要求;使得產(chǎn)品整體上符合安規(guī)認證的要求。

綜上所述，芯片與封裝的一體化設(shè)計以及驅(qū)動電路的一體化設(shè)計，二者通過線路板有機的結(jié)合在一起，便形成了本文所述的(室內(nèi)用)一體化模組類產(chǎn)品;如果再能將接收控制卡的一體化設(shè)計有機的結(jié)合在驅(qū)動設(shè)計中，那么就形成了本文所述的(室內(nèi)用)智能型驅(qū)動一體化模組類產(chǎn)品。

戶內(nèi)外產(chǎn)品的一體化：現(xiàn)階段市場使用的戶內(nèi)外模組類產(chǎn)品，套件設(shè)計完全不同，室內(nèi)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(shù)正面都需要灌封防水硅膠，固定結(jié)構(gòu)端面都要安裝防水密封圈。

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

至于一體化模組類的戶外產(chǎn)品，只需將一體化模組類的戶內(nèi)產(chǎn)品，在長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(nèi)，加上配套的支架和密封圈，便形成了可在戶外使用的一體化模組類產(chǎn)品，省去了常規(guī)模組需要灌封防水硅膠的環(huán)節(jié)。

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

不過，在帶來諸多益處的同時，可能會對現(xiàn)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(jié)【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(qū)動IC貿(mào)易商、塑膠套件廠、防水材料廠等】形成較大影響。

與此同時，和顯示屏配套的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也會有新的發(fā)展機遇，如自動化配套生產(chǎn)設(shè)備、電路板廠、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，僅代表個人對顯示屏行業(yè)今后發(fā)展的預(yù)測，實際如何發(fā)展由市場自身決定。