陈震
（三升高科技股份有限公司）
摘 要：随着LED显示屏的不断发展， LED显示屏的点间距不断的缩小。本文综述了一种如何实现高密度LED显示屏无缝拼接的方案，并对高密度LED显示屏拼接缝隙的重要影响因素进行分析。
关键词：超高密度 无缝拼接 影响因素
Ultra-high density LED display to realize the seamless splicing
Chenzhen
(Suncen science and technology co., LTD.)
Abstract: with the continuous development of LED display and point spacing is narrow,we revi-ewed in this paper how to realize the seamless splicing, high-density LED display and analysis th-e important influence factors of high density LED display patchwork gap.
Keywords: high density; seamless splicing; influence factor
引 言
随着LED显示技术的发展，高密度显示屏成本的不断降低，户内高清LED显示屏将有一个长足的发展，那么在高密度显示屏中，拼缝的消除将成为高密度显示屏发展的另一个要求。
1 高密度LED显示屏拼缝的影响因素
1.1 PCB板尺寸影响
PCBA板的制作过程中，PCBA电路板的制作精度对后续高密度拼接缝隙的影响。比如PCB板在进行回炉焊焊接电子元器件时由于PCB板受热而引起PCB板应力的重新分布，导致PCB板翘曲。PCB加工过程中由于机械误差而导致的PCB板的尺寸与形位误差。由于高密度显示屏均没有面罩，灯珠裸露在外面，那么套件与套件在拼接时就必需保证灯与PCB板的尺寸精度，保证模组在拼接时PCB板与PCB板的接触间隙在合理的范围内，在此缝隙下拼接才能保证无缝拼接，在播放文件时候将不会看到一条黑影，关于此处缝隙可以采用塞尺进行检验。
1.2 PCBA板与套件装配的位置误差
PCBA电路板一般情况下与套件采用螺丝固定，铜柱与PCBA板的固定的位置精度，铜柱与套件孔位的配合间隙将直接影响LED模组的位置精度。PCBA与套件的位置精度不高，则会直接影响套件与套件固定结构的精度，使PCBA板拼接产生缝隙。
1.3 LED灯珠焊接的平面度与位置度
LED灯珠在进行回炉焊时，由于贴片机的精度影响，锡膏的厚度。将影响LED灯珠的整体平面度与位置度，灯珠的位置精度将直接影响显示屏的显示效果与拼接缝隙。
1.4 固定套件结构的平面度与定位尺寸
LED显示屏套件固定时，套件的平面度与固定结构的平面度。套件的定位柱尺寸与位置与固定结构定位柱与位置的精度要求，在套件固定时，定位销必需起到定位的作用，这样才能够保证显示屏套件在固定时灯珠在一个平面内与一条直线上。
2 超高密度LED显示屏如何实现无缝拼接
2.1 PCB电路板的来料控制
PCB电路板在前期加工时候就必须要保证PCB板的平面度与位置度，如果来料上面PCB板就存在缺陷，那么将无法实现后续的无缝拼接，PCB板在来料时必须按照图纸要求进行全尺寸检验，不允许不良品进入下一道工序，将不良扼杀在源头。
2.2 PCB电路板回炉焊接完成后控制
PCB电路板在回炉焊后必须进行灯珠的平面度与灯珠的直线度的检验，另外必须对定位柱的位置进行检验，以此来保证灯珠与PCB板的位置精度。回炉焊后PCBA板的平面度必须要非常平整，这样才能保证后续显示屏的平面度要求，并且可以防止灯在安装过程中由于挤压PCB板而导致的脱落的现象。
2.3 PCBA电路板与套件组装要求
PCBA电路板与套件组装，首先要保证套件的定位柱的尺寸与位置。在高密度LED显示屏拼接时套件的定位柱是非常难以控制的，那么在套件定位柱的尺寸控制中就必须要有一套完整的控制体系，必要要有定位柱的检验治具。在套件的固定中，采用的是销钉定位，螺栓链接的形式。此种方式可以很好的保证套件的固定精度，套件销钉孔采用间隙配合的方式，配合间隙需要非常合理。
2.3 模组与固定结构的配合
模组在完成装配后就需要将很多个模组拼接成一个整体从而实现显示图像的效果，在模组与固定结构拼接过程中，固定结构必需保证一定的平面度。固定结构与模组定位柱配合的定位孔精度要求将非常之高，不能够由于固定结构上定位孔的精度不够而导致整个模组装配完成后产品缝隙与位置偏差，影响后续的显示屏拼接。
模组在完成装配后就需要将很多个模组拼接成一个整体从而实现显示图像的效果，在模组与固定结构拼接过程中，固定结构必需保证一定的平面度。固定结构与模组定位柱配合的定位孔精度要求将非常之高，不能够由于固定结构上定位孔的精度不够而导致整个模组装配完成后产品缝隙与位置偏差，影响后续的显示屏拼接。
3 模组与固定结构的配合
3.1 固定结构材料的选择
固定模组的结构我们选用铝材，铝的密度为2.69g/m3，熔点为600.4OC，线胀系数αL/(10^(-6)/K)=23.6，热导率λ/[W/(m•K)]=247，抗拉强度σb/MPa= 40～50, 弹性模量(拉伸)E/GPa= 62。铝的导热性能要比铁好比铜差，但是铜的价格高。故本次固定结构采用铝板制作，后续该固定结构均名词采用铝板代替。
3.2 铝板的设计与制作
本次设计中最主要的精度为铝板定位孔的尺寸、与铝板的形状公差、铝板的平面度，铝板的平面度我们设计精度为0.05mm，形为公差为0.02mm。在铝板加工过程中，首先我们先选用合适的铝板作为加工材料，然后装夹到CNC机床上面，首先加工出定位柱的孔位，再加工出固定螺栓的孔位，最后加工过线孔孔位。在加工过程中将精度要求高的一面放在前面加工，将精度要求低的放在后面加工，防止由于切削掉过多的材料而导致材料本身发生变形，使孔位的精度不够。铝板表面采用喷砂处理，使铝板看上去显得高档，并且有金属质感与消除CNC加工的刀痕。
3.2 铝板固定销钉的设计与制作
本次设计中关键的设计为铝板与铝板拼接时缝隙的确定，根据尺寸链的计算，模组装配的最终缝隙需要控制在一定的范围，那么就需要控制精度，把一些容易加工并精度易于保证的零件公差设计的足够的合理，把一些加工精度难以保证的零件公差给大一些，这样才能够保证整个产品在制作过程中不会由于精度太高而导致成本的几何次方的增加。销钉本次设计采用的是不锈钢304，这样不需要再进行表面处理，精度容易控制。
3.3 铝板安装板的设计与制作
本次设计中铝板与铝板之间的拼接采用销钉固定螺栓链接的方案，销钉的作用是起到定位的作用，那么它的精度就必须合理，安装板与固定销钉的配合孔的精度也需要合理，由于所有的配合误差都累加到安装板与固定销钉的间隙配合，那么安装板上的孔与固定销钉的间隙必需要合理，采用尺寸链计算。
4 最终拼接效果
经过对以上条件的控制，并且对加工工艺的合理管控，并对所有机加件进行全尺寸检测，得到合理的设计尺寸。本次设计共制作了6块LED-P3高密度显示屏。采用吊装的形式安装成1块显示屏，显示屏的尺寸为768mmX2304mm最终的效果达到设计要求。在显示屏点亮的情况下，完成看不见黑影，在黑屏的情况下缝隙可以接受，模组没有高低不平感。本次高密度LED显示屏的效果完全走入户内接收更高的使用要求。
图2 P3显示屏安装效果图
5 结论
本次设计提供的是一种解决高密度显示屏实现无缝拼接的一种方案，在通过对样品的安装与验证过程中，我们证实了此种方案的可行性。要求高密度LED显示屏实现无缝拼接必然是一种趋势，因为高密度LED显示屏的色彩的逼真性，如果能够实现大尺寸的无缝拼接，那么此项技术必然会得到广泛的运用。
参考文献
[1]机械设计手册2008 [DB/OL]
作者简介：陈震，湖南吉首人，毕业于邵阳学院机械设计制造及其自动化专业。现任职于深圳三升高科技股份有限公司，主要负责LED显示屏结构设计与研究。
评审意见：本文总结高密度显示模组实现无缝拼接的经验，应有较大价值，但是文字叙述不够清晰，有些地方可能是输入差错，令读者不知所云，回炉焊疑为回流焊（reflow），还有一些地方也颇费猜想，请作者核对一下文中用红字标出的地方。
英文标题也请斟酌。
