CN101431051B

CN101431051B - 发光模块以及其形成方法

Info

Publication number: CN101431051B
Application number: CN200810090916.5A
Authority: CN
Inventors: 薛翰聪; 颜玺轩; 叶文勇; 朱慕道
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2028-04-01
Also published as: TWI384611B; CN101431051A; US20110300656A1; TW200921895A; US20090114931A1; US8022421B2; US8624274B2

Abstract

本发明公开了一种用于形成发光二极管光源的像素的方法及发光模块。该用于形成发光二极管光源的像素的方法包括以下步骤：在基板上形成第一层；在第一层上形成第二层以及第一发光有源层；暴露第一层的上表面的部分；在基板上形成第三层；在第三层上形成第四层以及第二发光有源层；暴露第三层的上表面的部分；以及在第一层的暴露上表面上形成第一电极、在第二层的上表面的部分上形成第二电极、在第三层的暴露上表面上形成第三电极且在第四层的上表面的部分上形成第四电极。第一发光有源层与第二发光有源层发出不同颜色的光。

Description

发光模块以及其形成方法

技术领域

本发明涉及发光模块(light emitting module)。更具体而言，本发明涉及包括基板的发光模块，所述基板包括多色发光二极管(multi-colored lightemitting diode)。

背景技术

近年来，液晶显示器(liquid crystal display)逐渐取代传统阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)而应用在计算机荧幕以及电视中。液晶显示器包括作为光阀(light valve)的玻璃单元(glass cell)以及作为光源的背光模块(backlight module)。背光模块通常包含冷阴极荧光灯(cold cathode fluorescentlamp)以及导光器(light director)。在背光模块发出光后，为了使光能受控于液晶单元中排列的液晶，会先对光进行偏光。因此，在透射型液晶显示器中，为了控制光的发射，第一偏光器(polarizer)可附接在玻璃单元的后侧上，且第二偏光器附接在玻璃单元的前侧上。在光通过第一偏光器之后，至少有一半的光能会被阻挡而无法用于显示。因此，已发展多种其他显示技术来减少偏光器的使用。

近年来，基于发光二极管的显示器在显示器的光源中相当有前景。举例而言，发光二极管(light emitting diode，LED)可为投影型显示器(projectivetype display)的光源。图7绘示具有LED阵列芯片作为其光源的投影型显示器。投影型显示器包括三个单色LED阵列基板1R、1G及1B、双色棱镜(dichroic prism)2、投影透镜(projection lens)3以及荧幕(screen)4。来自红色LED基板1R的红光、来自绿色LED基板1G的绿光以及来自蓝色LED基板1B的蓝光在双色棱镜2处混合且经由投影透镜3投影至荧幕4上。每一基板仅包含单色LED芯片。图8中绘示此基板1的一实例。在此显示器中，不需要液晶面板或偏光器，因此，与传统液晶显示器相比，光能效率有所改进。但为了降低光源的成本，需将三色LED芯片整合至基板内。

本发明提供一种在基板上整合多色LED结构的发光模块以及其制造方法。

发明内容

依据本发明的实施例，提供一种用于形成LED光源的像素的方法。所述方法包括：在基板上形成第一层；在第一层上形成第二层以及第一发光有源层(light-emitting active layer)；暴露第一层的上表面的部分；在基板上形成第三层；在第三层上形成第四层以及第二发光有源层；暴露第三层的上表面的部分；以及在第一层的暴露上表面上形成第一电极、在第二层的上表面的部分上形成第二电极、在第三层的暴露上表面上形成第三电极且在第四层的上表面的部分上形成第四电极。第一发光有源层与第二发光有源层发出不同颜色的光。

依据本发明的实施例，提供一种用于形成LED光源的像素的方法。所述方法包括：在第一基板上形成第一层；在第一层上形成第二层以及第一发光有源层；在第二层上形成第一中间层(intermediate layer)；在第二基板上形成第三层；在第三层上形成第四层以及第二发光有源层；切下包括至少第三层、第四层以及第二发光有源层的第二基板的部分；以及将所切下的第三层、第四层以及第二发光有源层置放在第一中间层上。第一发光有源层与第二发光有源层发出不同颜色的光。

依据本发明的实施例，提供一种发光模块。所述发光模块包括：基板；以及多个LED像素。LED像素中之一包括：位于基板上的第一层；位于第一层上的第二层以及第一发光有源层；位于第二层上的第一中间层；位于第一中间层上的第三层；位于第三层上的第四层以及第二发光有源层。电极焊垫(electrode pad)分别形成于第一层、第二层、第三层以及第四层中的每一个上。

并入本说明书且构成本说明书的部分的附图说明了本发明的实施例，且用以连同实施方式来阐释本发明的特征、优势以及原理。

附图说明

图1是依照本发明实施例的一种包括LED元件的发光模块。

图2是依照本发明实施例的一种发光模块的像素。

图3是依照本发明实施例的另一种发光模块的像素。

图4是依照本发明实施例的再一种发光模块的像素。

图5是依照本发明实施例的一种发光模块的平面显示器。

图6是依照本发明实施例的一种发光模块的投影显示器。

图7绘示已知一种投影显示器。

图8绘示已知一种投影显示器中的发光模块。

附图标记说明

1：基板

1B：蓝色LED基板 1G：绿色LED基板

1R：红色LED基板 2：双色棱镜

3：投影透镜 4：荧幕

10：光源 11：像素

12：基板 13：多层结构

13a：下部层 13b：发光有源层

13c：上部层 13d：电极焊垫

13e：电极焊垫 14：多层结构

14a：下部层 14b：第二发光有源层

14c：上部层 14d：电极焊垫

14e：电极焊垫 15：多层结构

15a：下部层 15b：发光有源层

15c：上部层 15d：电极焊垫

15e：电极焊垫 16：中间层

17：第二中间层 40：导光模块

50：荧幕模块 60：投影透镜模块

70：荧幕模块 100：平面显示器

200：投影显示器

具体实施方式

现将详细参看本发明的当前实施例，其实例说明于附图中。使用相同的参考数字来指示相同或相似的部分。

与本发明的实施例一致，提供用于形成微芯片LED光源(micro-chip LEDlight source)的方法。可将多个微芯片LED结构整合在单个基板上且作为光源，例如，作为投影显示器或液晶显示器的光源。

图1是依照本发明实施例的一种包括LED元件的发光模块。发光模块10包括配置在基板12上以阵列排列的多个像素11。基板12可包括(例如)Al₂O₃、GaAs、GaP以及SiC，或此等材料的任何组合。每一像素11为一微芯片LED结构，且每一微芯片LED结构可发出不同颜色的光。根据本发明的实施例，每一像素可包括(例如)红色发光层、绿色发光层以及蓝色发光层，故使用此光源者可获得较佳的颜色以及光强度。

图2是依照本发明实施例的一种发光模块的像素。如图2所说明，发光模块10的像素11可包括形成于基板12上的三个多层结构13、14以及15。三个多层结构13、14以及15中的至少一者与其他者发出不同颜色的光。在一态样中，三个多层结构全部发出不同颜色光。举例而言，多层结构13发出红光；多层结构14发出绿光；且多层结构15发出蓝光。通过此配置，每一像素可产生大范围的颜色。形成像素11的过程如下。在基板12上形成多层结构13的下层层13a。在下部层13a上形成上部层13c以及发光有源层13b。可通过(例如)诸如物理气相沉积或化学气相沉积的已知沉积技术来沉层叠13a、13b以及13c。在形成上部层13c以及发光有源层13b的过程中，下部层13a的上表面的至少一部分可不为上部层13c以及发光有源层13b所覆盖。在下部层13a的暴露上表面上形成电极焊垫13d，且可将引线(lead line)(未图示)耦接至电极焊垫13d，以输入电流至发光有源层13b内。类似地，可在上部层13c的上表面的部分上形成电极焊垫13e，且可将引线(未图示)耦接至电极焊垫13e。

可用上文所描述的用于在基板12上形成多层结构13的方法来形成多层结构14以及15。可(例如)同时形成每一多层结构13、14以及15上的电极焊垫。举例而言，可首先在基板12上形成多层结构13的层13a、13b以及13c、多层结构14的层14a、14b以及14c以及多层结构15的层15a、15b以及15c，且可同时在层13a、13c、14a、14c、15a以及15c的上表面的部分上分别形成电极焊垫13d、13e、14d、14e、15d以及15e。通过独立地经由电极焊垫将不同电流输入每一多层结构13、14以及15，像素11的颜色以及光强度可得以控制。因此，图1所示的包括像素11的发光模块10可具有改进的光效率以及颜色再现。

图3是依照本发明实施例的另一种发光模块的像素。在此实施例中，图1所示的发光模块10中的像素11包括形成于基板12上的三个多层结构13、14以及15。多层结构13以及14堆叠在基板12上，其中中间层16插入其间，以实质上隔开多层结构13与14。多层结构13与14可发出不同颜色的光。也可以在基板12上形成多层结构15，且将多层结构15与多层结构13以及14隔开。

形成像素11的过程如下。在基板12上形成多层结构13的下部层13a。在下部层13a上形成上部层13c以及发光有源层13b。在形成上部层13c以及发光有源层13b的过程中，下部层13a的上表面的至少部分不为上部层13c以及发光有源层13b所覆盖。在上部层13c的上表面的部分上形成光透明中间层16。为了形成与上部层13c相耦接的电极焊垫，层13c的上表面的至少部分不为中间层16所覆盖。在中间层16上形成多层结构14的下部层14a。在下部层14a上形成上部层14c以及第二发光有源层14b。为了减少工艺步骤，多层结构15的层15c或层15a中之一可与层13a、13c、14a或14c在同一工艺中形成。举例而言，可在形成层13a的工艺中形成层15a，且可在形成层14c的工艺中形成层15c。类似于多层结构13以及14的元件结构，多层结构15的下部层15a的上表面的部分不为层15b以及15c所覆盖。层15b为多层结构15的发光有源层。可分别将电极焊垫13d、13e、14d、14e、15d以及15e配置在层13a、13c、14a、14c、15a以及15c的表面部分上。可将用于向每一多层结构输入电流的引线(未图示)耦接至每一电极焊垫13d、13e、14d、14e、15d以及15e。在特定实施例中，可同时形成电极焊垫13d、13e、14d、14e、15d以及15e。

根据本发明的另一态样，图3中的电极焊垫13e可形成为覆盖中间层16的部分，且其可连接至电极焊垫14d。通过此配置，有可能通过一引线将驱动电流输入层13c与14a内，由此降低制造成本。

或者，电极焊垫13e与14d可各自与引线耦接，所述引线可进一步与同一电输入端耦接，以减少电输入端的数目。

根据本发明的另一态样，可在另一基板形成层14a、14b以及14c。接着，将层14a、14b以及14c自基板上切下，且可将其连同或不连同基板而置放在层13c的顶部上。在此实施例中，形成于层13c上的光透明中间层16可包括粘着材料，此粘着材料用于将至少包括层14a、14b以及14c的层结构耦接至基板12上的至少包括层13a、13b以及13c的层结构。

或者，可将粘着剂(未图示)插入于包括形成于基板(不同于基板12)上的至少包括层14a、14b以及14c的层结构，与形成于基板12上的至少包括层13a、13b以及13c的层结构之间。粘接层可包含导电颗粒，以在层13c与14a之间提供电连接。当以粘接层电连接层13c与14a时，有可能通过一引线来达成对层13c以及14a的驱动电流的输入。

参看本发明的另一实施例，图4是依照本发明实施例的再一种发光模块的像素。图4绘示发光模块10的像素11。如图4所示，在基板12上形成多层结构13，且在多层结构13上形成多层结构14。可在多层结构13与14之间插入光透明中间层16。此外，可在多层结构14上形成多层结构15。可在多层结构14与15之间插入第二光透明中间层17。

形成像素11的过程如下。首先，在基板12上形成多层结构13的下层层13a。在下部层13a上形成上部层13c以及发光有源层13b。在形成上部层13c以及发光有源层13b的过程中，下部层13a的上表面的至少部分不为上部层13c以及发光有源层13b所覆盖。在层13c的上表面的部分上形成光透明中间层16。为形成与层13c相耦接的电极焊垫，层13c的上表面的至少部分不为中间层16所覆盖。举例而言，随后在中间层16上形成多层结构14的下部层14a。在下部层14a上形成上部层14c以及第二发光有源层14b。类似地，可不覆盖层14a的上表面的至少部分，以用于稍后收纳电极焊垫。

在层14c上提供第二光透明中间层17，其可在多层结构14与15之间实质上提供电分离。为了与电极焊垫14e连接，层14c的上表面的部分不为第二中间层17所覆盖。在第二中间层17上形成多层结构15的下层层15a。在下部层15a上形成上部层15c以及发光有源层15b。发光有源层15b夹在层15a与层15c之间。下部层15a的上表面的至少部分不为层15b以及层15c所覆盖，以与电极焊垫15d连接。可分别将电极焊垫13d、13e、14d、14e、15d以及15e配置在每一层13a、13c、14a、14c、15a以及15c的表面部分上，以向每一多层结构13、14以及15提供驱动电流。根据本发明的一态样，可同时形成电极焊垫13d、13e、14d、14e、15d以及15e。

根据另一态样，图4中的电极焊垫13e可形成为覆盖中间层16的部分，且其可连接至电极焊垫14d。通过此配置，仅需一引线，即可与层13c以及14a两者电耦接，故可降低制造成本。

或者，电极焊垫13e与14d可各自与引线耦接，所述引线进一步与同一电输入端耦接，由此减少电输入端的数目。

类似地，图4中的电极焊垫14e可形成为覆盖中间层17的部分，且其可连接至电极焊垫15d。通过此配置，仅需一引线即可电耦接层14c以及15a，故可简化工艺。

或者，电极焊垫14e以及15d可与两根引线耦接，所述引线进一步与同一电输入端耦接，由此减少电输入端的数目。

根据本发明的另一态样，多层结构13、14以及15可各自形成于不同的基板上，且接着将其接合在一起，以形成类似于图4所示的结构。举例而言，多层结构13形成于基板12上。多层结构14以及15各自形成于其他基板上。将多层结构14以及15自其形成的基板上切下，且安置在基板12上。经由光透明中间层16将多层结构14置放在多层结构13上。中间层16可包含用于粘合多层结构13与14的粘着材料。类似地，经由第二光透明中间层17，将多层结构15置放在多层结构14上。中间层17亦可包含用于粘合多层结构14与15的粘着材料。此外，中间层16或17可包括用于在层13c与14a之间或在层14c与15a之间进行电连接的导电颗粒。当分别使中间层16以及17电连接层13c与14a以及14c与15a时，有可能减少用于这些层的引线数目。

可采用包括具有上文所描述的多层结构的像素的发光模块10作为诸如平面显示器以及投影显示器等多种显示设备中的光源。发光模块10的每一像素11可作为平面显示器的荧幕上的影像的像素。图5是依照本发明实施例的一种发光模块的平面显示器。图5中绘示为包括发光模块10的平面显示器100。除了发光模块10之外，平面显示器100可包含导光模块(light guidemodule)40以及荧幕模块(screen module)50。导光模块40可作为用于将光自发光模块10传输至荧幕模块50的介面。采用发光模块10的平面显示器100具有以下优点：改进的光效率、改进的颜色再现以及可根据用户而选择较佳颜色及/或光强度。

图6是依照本发明实施例的一种发光模块的投影显示器。亦可在图6所示的投影显示器中使用发光模块10。投影显示器200可包括发光模块10、投影透镜模块(projecting lens module)60以及荧幕模块70。发光模块10可包括多个像素。每一像素可具有图2、图3或图4中所说明的特征，以使得投影显示器200具有改进的光效率、改进的颜色再现及/或向用户提供较佳颜色及/或光强度。投影透镜模块60将发光模块10上的影像投影至荧幕模块70。发光模块10的每一像素11可作为投影显示器200的荧幕上的影像的像素。

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种用于形成发光二极管光源的像素的方法，所述方法包含：

在基板上形成第一层；

在所述第一层上形成第二层以及第一发光有源层；

暴露所述第一层的上表面的部分；

在所述基板上形成第三层；

在所述第三层上形成第四层以及第二发光有源层；

暴露所述第三层的上表面的部分；以及

在所述第一层的所述暴露上表面上形成第一电极、在所述第二层的上表面的部分上形成第二电极、在所述第三层的所述暴露上表面上形成第三电极且在所述第四层的上表面的部分上形成第四电极，

其中所述第一发光有源层与所述第二发光有源层发出不同颜色的光。

2.如权利要求1所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中同时形成所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极及所述第四电极。

3.如权利要求1所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其还包含在所述第二层上形成第一中间层。

4.如权利要求3所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其还包含暴露所述第二层的上表面的部分。

5.如权利要求3所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中在所述第一中间层上形成所述第三层。

6.如权利要求1所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中所述基板是由Al₂O₃、GaAs、GaP、SiC以及其组合组成的群组中选出的。

7.如权利要求3所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中所述第一中间层包含粘着剂。

8.如权利要求7所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中所述第一中间层包含导电颗粒。

9.如权利要求1所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其还包含：

在所述基板上形成第五层；

在所述第五层上形成第六层以及第三发光有源层；

暴露所述第五层的上表面的部分；以及

在所述第五层的所述暴露上表面上形成电极且在所述第六层的上表面的部分上形成电极。

10.如权利要求9所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中在所述形成所述第一层、所述第二层、所述第三层以及所述第四层中之一的过程中形成所述第五层。

11.如权利要求9所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中在所述形成所述第一层、所述第二层、所述第三层以及所述第四层中之一的过程中形成所述第六层。

12.如权利要求9所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其还包含：在形成所述第五层、所述第六层以及所述第三发光有源层之前，在所述第四层上形成第二中间层。

13.如权利要求12所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中所述第二中间层包含导电颗粒。

14.一种用于形成发光二极管光源的像素的方法，所述方法包含：

在第一基板上形成第一层；

在所述第一层上形成第二层以及第一发光有源层；

在所述第二层上形成第一中间层；

在第二基板上形成第三层；

在所述第三层上形成第四层以及第二发光有源层；

切下包括至少所述第三层、所述第四层以及所述第二发光有源层的所述第二基板的部分；以及

将所切下的所述第三层、所述第四层以及所述第二发光有源层置放在所述第一中间层上，

15.如权利要求14所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中所述第一中间层包含粘着剂。

16.如权利要求15所述的用于形成发光二极管光源的像素的方法，其中所述第一中间层包含导电颗粒。

17.一种发光模块，其包含：

基板；以及

多个发光二极管像素，

其中所述发光二极管像素中之一包含：

位于所述基板上的第一层；

位于所述第一层上的第二层以及第一发光有源层；

位于所述第二层上的第一中间层；

位于所述第一中间层上的第三层；

位于所述第三层上的第四层以及第二发光有源层；以及

分别形成于所述第一层、所述第二层、所述第三层以及所述第四层中的每一个上的电极焊垫，

18.如权利要求17所述的发光模块，其中所述第二层上的所述电极焊垫电连接至所述第三层上的所述电极焊垫。

19.如权利要求17所述的发光模块，其中所述第一中间层包含粘着剂。

20.如权利要求17所述的发光模块，其中所述第一中间层包含导电颗粒。

21.如权利要求17所述的发光模块，其中所述像素还包含：

位于所述基板上的第五层；以及

位于所述第五层上的第六层以及第三发光有源层；以及

分别形成于所述第五层以及所述第六层中的每一个上的电极焊垫。

22.如权利要求21所述的发光模块，其中所述第五层包含与所述第一层、所述第二层、所述第三层以及所述第四层中之一相同的层。

23.如权利要求21所述的发光模块，其中所述第六层包含与所述第一层、所述第二层、所述第三层以及所述第四层中之一相同的层。

24.如权利要求21所述的发光模块，其中所述像素还包含形成于所述第四层上的第二中间层，且进一步，其中第五层形成于所述第二中间层上。

25.如权利要求24所述的发光模块，其中所述第四层上的所述电极焊垫电连接至所述第五层上的所述电极焊垫。