CN109449177A - 发光二极管显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管显示器，具有显示区与非显示区，且发光二极管显示器包括基板、多个发光二极管、多个突出结构、绝缘导热层以及散热结构。基板具有多个主动元件。发光二极管配置于基板上且阵列排列于显示区。发光二极管分别与这些主动元件之一电性连接。突出结构配置于基板上且位于各发光二极管的至少一侧边。突出结构的高度大于发光二极管的高度。绝缘导热层配置于突出结构上。绝缘导热层覆盖突出结构至少部分面积并延伸至邻近发光二极管的基板的顶面上。散热结构配置于基板上且位于非显示区。绝缘导热层连接至散热结构。
Description
技术领域
本发明是有关于一种显示器，且特别是有关于一种发光二极管显示器。
背景技术
在发光二极管的系统中，载子的复合机制主要有两种，其分别为产生光子(photon)的辐射复合与不会产生光子的非辐射复合。发光二极管的非辐射复合包括萧克利-里德-霍尔复合(Shockley-Read-Hall,)复合及欧杰(Auger)复合，而这两种的非辐射复合则是以声子(phonon)的形式放出，最终转成热。因此，若发光二极管的装置无法即时有效地散热，则大量的热会造成整个装置的温度增加，进而导致发光二极管的发光效率变差，同时也会有色偏问题。
发明内容
本发明提供一种发光二极管显示器，具有可提高发光效率并改善色偏现象的功效。
本发明的发光二极管显示器，具有显示区与非显示区，且发光二极管显示器包括基板、多个发光二极管、多个突出结构、绝缘导热层以及散热结构。基板具有多个主动元件。发光二极管配置于基板上且阵列排列于显示区。发光二极管分别与这些主动元件之一电性连接。突出结构配置于基板上且位于发光二极管的至少一侧边。突出结构的高度大于发光二极管的高度。绝缘导热层配置于突出结构上。绝缘导热层覆盖突出结构至少部分面积并延伸至邻近发光二极管的基板的顶面上。散热结构配置于基板上且位于非显示区。绝缘导热层连接至散热结构。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘导热层接触发光二极管。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘导热层的导热系数大于100W/m.K且电阻率大于108Ω.cm。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘导热层的材料包括氮化铝、碳化硅、氧化铍或氮化硼。
在本发明的一实施例中，上述的散热结构具有散热材料，且散热材料包括散热胶、散热胶带或金属。
在本发明的一实施例中，上述的散热结构与发光二极管显示器的框体相连接。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管显示器更包括高导热层，配置于突出结构上。至少部分绝缘导热层与高导热层于垂直投影于基板的方向上重叠。高导热层的导热系数大于200W/m.K，且部分高导热层连接至散热结构。
在本发明的一实施例中，上述的高导热层覆盖且直接接触于至少部分绝缘导热层之上。
在本发明的一实施例中，上述的高导热层的材料包括铜、铝等金属材质或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管显示器更包括散热基板，设置于高导热层之上。散热基板直接接触高导热层。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管显示器更包括多个连接层。各发光二极管分别经由各连接层电性连接至对应的各主动元件之一，且绝缘导热层覆盖连接层。
在本发明的一实施例中，于基板的垂直方向上，上述的绝缘导热层在显示区内具有一覆盖面积，且覆盖面积至少大于1/3显示区的面积。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘导热层环绕发光二极管。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管显示器更包括封装胶体，配置于基板上且覆盖发光二极管。封装胶体包括多个绝缘导热粒子，且绝缘导热粒子的导热系数大于100W/m.K且电阻率大于108Ω.cm。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘导热粒子的材料包括氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硼、氧化铝或氮化硅。
基于上述，本发明的发光二极管显示器，其包括发光二极管、突出结构、绝缘导热层以及散热结构。其中，突出结构配置于各发光二极管的至少一侧边、绝缘导热层配置于突出结构上且绝缘导热层连接至散热结构。藉此设计，使得本发明的发光二极管显示器可利用热传导的方式，将发光二极管所产生的热传导至其侧边的绝缘导热层，再将热传导至与绝缘导热层连接的散热结构来有效地进行散热，以降低整体的发光二极管显示器的温度，进而提高发光二极管显示器的发光效率及并改善色偏现象。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1A是依照本发明一实施例的一种发光二极管显示器的俯视示意图。
图1B是图1A的发光二极管显示器沿A-A’的局部剖面示意图。
图2是依照本发明另一实施例的一种发光二极管显示器的局部剖面示意图。
图3是依照本发明另一实施例的一种发光二极管显示器的局部剖面示意图。
图4是依照本发明另一实施例的一种发光二极管显示器的局部剖面示意图。
图5A是依照本发明另一实施例的一种发光二极管显示器的局部剖面示意图。
图5B是依照本发明另一实施例的一种发光二极管显示器的局部剖面示意图。
其中，附图标记：
10、10a、10b、10c、10d：发光二极管显示器
100a：显示区
100b：非显示区
110：基板
111：顶面
112：基底
113：绝缘层
114：导电层
120：主动元件
122：主动元件
1221：通道层
1222：栅极
1223：源极
1224：漏极
1225：栅绝缘层
1226：绝缘层
124、124a：驱动控制装置
126：扫描线
128：数据线
130、130a：发光二极管
132：第一电极
134：第二电极
140：突出结构
150：绝缘导热层
160：散热结构
170：封装胶体
172：绝缘导热粒子
180：高导热层
190：连接层
210：散热基板
H1、H2：高度
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1A是依照本发明一实施例的一种发光二极管显示器的俯视示意图。图1B是图1A的发光二极管显示器沿A-A’的局部剖面示意图。其中，图1A中省略绘示主动元件122与突出结构140。请同时参照图1A与图1B，在本实施例中，发光二极管显示器10具有显示区100a与非显示区100b，其中非显示区100b为位于显示区100a以外的区域。其中，发光二极管显示器10包括基板110、多个发光二极管130、多个突出结构140、绝缘导热层150以及散热结构160。
详细来说，基板110具有驱动元件120，且驱动元件120包括多个主动元件122与驱动控制装置124、124a。其中，主动元件122(图1B中示意地绘示为2个)阵列排列于显示区100a，驱动控制装置124与驱动控制装置124a位于非显示区100b，驱动控制装置124、124a可为集成电路晶片(IC)或其他以半导体材料及制程所制造的开关元件等，亦可为与主动元件122利用相同的制程所制造产生。发光二极管130(图1A中示意地绘示为15个)例如是次毫米发光二极管(mini LED)或微型发光二极管(micro LED)，配置于基板110上且阵列排列于显示区100a。发光二极管130分别与主动元件122之一电性连接。突出结构140(图1B中示意地绘示为2个)配置于基板110上且位于各发光二极管130的至少一侧边，在部分实施例中，突出结构140于俯视下可为岛状、一条一条的连续图案或网状，但不以此为限。在本实施例中，突出结构140的高度为H1，发光二极管130的高度为H2，且H1大于H2。绝缘导热层150配置于突出结构140上，绝缘导热层150覆盖突出结构140至少部分面积并延伸至邻近发光二极管130的基板110的顶面111上。突出结构140的设置可用以增加绝缘导热层150的覆盖面积，使得热能较易藉由绝缘导热层150传递出去。
在本实施例中，如图1B所示，突出结构140可配置于发光二极管130相对的二侧边，但不以此为限。在其他实施例中，突出结构也可配置于发光二极管130的其中一侧边或任意二个以上的侧边。
在本实施例中，如图1A所示，绝缘导热层150可配置于发光二极管130的四个侧边，但不以此为限。在其他实施例中，绝缘导热层150也可配置于发光二极管130的其中一侧边或任意两个以上的侧边。需要注意的是，绝缘导热层150以完全环绕发光二极管130的方式配置时，可增加发光二极管130的热扩散接触面积，并使发光二极管显示器10具有较佳的散热效果。
特别要说明的是，显示区100a的面积包括驱动控制装置124、124a以内开始具有显示像素的区域以及与驱动控制装置124、124a相连接的多条导线，如扫描线126与数据线128，即显示区100a的面积包括了显示像素中发光的区域与不发光的区域。在本实施例中，于基板110的垂直方向上，绝缘导热层150在显示区100a内具有一覆盖面积，且此覆盖面积至少大于1/3显示区100a的面积，此时发光二极管显示器10可具有较佳的散热效果。
在本实施例中，绝缘导热层150可接触发光二极管130但不覆盖发光二极管130。进一步而言，发光二极管130至少包括第一半导体层、第二半导体层、发光层、第一电极132以及第二电极134。其中，第一半导体层与第二半导体层的材料不同，第一半导体层与第二半导体层分别位于发光层的相对两侧，第一电极132配置于第一半导体层上，且第二电极134配置于第二半导体层上。于是，在本实施例中，绝缘导热层150可例如是接触发光二极管130的第一半导体层、第二半导体层、发光层、第一电极132或第二电极134，以将发光二极管130的第一半导体层、第二半导体层、发光层、第一电极132或第二电极134所产生的热传导至其侧边的绝缘导热层150。须要注意的是，虽然在本实施例的发光二极管130可具体化为垂直式发光二极管，但不以此为限。在其他实施例中，发光二极管130也可以是水平式发光二极管(如图2所示)或覆晶式(flip chip)发光二极管。
在本实施例中，绝缘导热层150的导热系数例如是大于100W/m.K且电阻率例如是大于108Ω.cm。也就是说，本实施例的绝缘导热层150具有良好的导热性以及较差的导电性，因此，绝缘导热层150能有效地将发光二极管130所产生的热传导出去，但却不会造成发光二极管130的短路。在本实施例中，绝缘导热层150的材料例如是包括氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硼或其组合，或是其他适合的绝缘导热材料。
此外，请参照图1A，在本实施例中，散热结构160(图1A中示意地绘示为2个)配置于基板110上且位于非显示区100b。其中，绝缘导热层150连接至散热结构160。具体来说，在本实施例中，绝缘导热层150可从显示区100a沿着基板110的顶面111延伸且连接至非显示区100b的散热结构160。换言之，本实施例的发光二极管显示器10可通过绝缘导热层150将显示区100a的发光二极管130所产生的热直接传导至非显示区100b的散热结构160，进而达到散热的效果。但在其他实施例中，绝缘导热层150也可间接连接至散热结构160。举例来说，绝缘导热层150可先将发光二极管130所产生的热传导至另一导电散热层，再通过导电散热层将热传导至散热结构160，进而达到更佳的散热效果但却不会造成发光二极管130的短路。在本实施例中，散热结构160例如是散热材料，且散热材料例如是包括散热胶、散热胶带、金属或其他适合的散热材料。散热结构160配置于非显示区100b时不会影响到显示区100a的设计且可与发光二极管显示器10的框体相连接，进而通过发光二极管显示器10的框体将热散出至发光二极管显示器10之外。
在本实施例中，主动元件122配置于基板110的基底112上，且主动元件122包括通道层1221、栅极1222、源极1223、漏极1224以及栅绝缘层1225，但不以此为限，在其他实施方式中，主动元件122亦可为集成电路晶片控制开关。其中，驱动控制装置124通过扫描线126电性连接至主动元件122的栅极1222，驱动控制装置124a通过数据线128电性连接至主动元件122的源极1223。基板110还包括配置在基底112上的导电层114，导电层114与主动元件122的漏极1224电性相连且与发光二极管130的第二电极134电性相连，也就是说，发光二极管130的第二电极134可通过导电层114电性连接至主动元件122的漏极1224。而发光二极管130的第一电极132则电性连接至另一讯号。
在本实施例中，请参照图1B，发光二极管显示器10更包括封装胶体170，配置于基板110上且覆盖发光二极管130。封装胶体170还可覆盖突出结构140、绝缘导热层150以及基板110，但不以此为限。在本实施例中，封装胶体170还包括多个绝缘导热粒子172。这些绝缘导热粒子172的导热系数例如是大于100W/m.K且电阻率例如是大于108Ω.cm。其中，这些绝缘导热粒子172的材料例如是包括氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硼、氧化铝、氮化硅或其组合，或其他适合的绝缘导热材料。在一部分的实施例中，封装胶体170的填充高度亦可与突出结构140或绝缘导热层150等同高。
简言之，在本实施例中，发光二极管显示器10至少包括绝缘导热层150以及散热结构160。其中，绝缘导热层150配置于发光二极管130侧边的突出结构140上，绝缘导热层150接触发光二极管130，且绝缘导热层150连接至散热结构160。藉此设计，使得本实施例的发光二极管显示器10可利用热传导的方式，将发光二极管130所产生的热传导至其侧边的绝缘导热层150，再将热传导至与绝缘导热层150连接的散热结构160来有效地进行散热，以降低整体的发光二极管显示器10的温度。
以下将列举其他实施例以作为说明。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2是依照本发明另一实施例的一种发光二极管显示器的局部剖面示意图。请参照图2，本实施例的发光二极管显示器10a与图1B中的发光二极管显示器10相似，惟二者主要差异之处在于：发光二极管显示器10a更包括多个连接层190、192。
详细来说，连接层190、192配置于基板110上，且部分连接层190与绝缘导热层150接触，且绝缘导热层150覆盖各连接层190、192。其中，连接层190的一端可电性连接至发光二极管130a的第一电极，且另一端电性连接至主动元件122的漏极1224。连接层192的一端电性连接至发光二极管130a的第二电极，且另一端电性连接至共同电极。换言之，各发光二极管130a分别经由各连接层190、192电性连接至对应的主动元件122。在本实施例中，连接层190、192的功用不只作为电性传导的导线外，发光二极管130a所产生的热更可通过连接层190、192加速传导至其侧边的绝缘导热层150，再将热传导至与绝缘导热层150连接的散热结构160来有效地进行散热，以降低整体的发光二极管显示器10a的温度。
图3是依照本发明另一实施例的一种发光二极管显示器的局部剖面示意图。请参照图3，本实施例的发光二极管显示器10b与图1B中的发光二极管显示器10相似，惟二者主要差异之处在于：发光二极管显示器10b更包括高导热层180，配置于突出结构140顶端。
详细来说，在本实施例中，高导热层180例如覆盖且直接接触于至少部分绝缘导热层150之上，但不以此为限。在其他实施例中，高导热层180也可配置于部分绝缘导热层150与突出结构140之间，使高导热层180直接接触于突出结构140。换言之，至少部分绝缘导热层150与高导热层180于垂直投影于基板110的方向上重叠。在本实施例中，高导热层180的导热系数例如是大于200W/m.K，具有良好的导热性，其中高导热层180的材料例如是包括铜、铝等金属材质或其组合，或其他适合的金属材质。
在本实施例中，部分高导热层180可连接至散热结构160。具体来说，部分高导热层180可从显示区100a延伸至非显示区100b的散热结构160，并直接连接至散热结构160。换言之，发光二极管130所产生的热可先传导至绝缘导热层150，再将热传导至高导热层180，接着再通过高导热层180将热传导至非显示区100b的散热结构160来进行散热，但不以此为限。在其他实施例中，高导热层180也可间接连接至散热结构160。举例来说，发光二极管130所产生的热可先传导至绝缘导热层150，将热传导至高导热层180，再将热传导至导电散热层，接着再通过导电散热层将热传导至非显示区100b的散热结构160来进行散热。
特别要说明的是，请参照图3，在本实施例中，高导热层180可配置于发光二极管130的二侧边，但不以此为限。在其他实施例中，高导热层180也可配置于发光二极管130的其中一侧边或任意两个以上的侧边。需要注意的是，将高导热层180配置于发光二极管130的四个侧边，也就是将高导热层180以环绕发光二极管130的方式配置时，可增加绝缘导热层150的热扩散接触面积，并使发光二极管显示器10b具有较佳的散热效果。
图4是依照本发明另一实施例的一种发光二极管显示器的局部剖面示意图。请参照图4，本实施例的发光二极管显示器10c与图3中的发光二极管显示器10b相似，惟二者主要差异之处在于：发光二极管显示器10c更包括散热基板210，设置于高导热层180之上。
详细来说，在本实施例中，散热基板210与基板110相对设置，且散热基板210直接接触高导热层180。在本实施例中，散热基板210例如是具有散热区的玻璃基板，且散热区例如是含有散热孔的区域，但不以此为限。在本实施例的本实施例发光二极管显示器10c中，发光二极管130所产生的热可传导至绝缘导热层150以及高导热层180，接着，除了可通过非显示区100b的散热结构160之外，还可藉由与高导热层180接触的散热基板210来进行散热，以达到快速散热的效果。
图5A是依照本发明另一实施例的一种发光二极管显示器的局部剖面示意图。请参照图5A，在本实施例的发光二极管显示器10d中，相邻的发光二极管130之间的绝缘导热层150彼此相连，且在相邻的发光二极管130之间的区域有1个突出结构140，但不以此为限。在其他实施例中，在发光二极管显示器10e中，相邻的发光二极管130之间的区域也可以是有2个彼此分离的突出结构140，如图5B所示，藉此设计，可增加相邻的发光二极管130之间彼此相连的绝缘导热层150的热扩散接触面积。
综上所述，本发明的发光二极管显示器，其包括发光二极管、突出结构、绝缘导热层以及散热结构。其中，突出结构配置于各发光二极管的至少一侧边、绝缘导热层配置于突出结构上且绝缘导热层连接至散热结构。藉此设计，使得本发明的发光二极管显示器可利用热传导的方式，将发光二极管所产生的热传导至其侧边的绝缘导热层，再将热传导至与绝缘导热层连接的散热结构来有效地进行散热，以降低整体的发光二极管显示器的温度，进而提高发光二极管显示器的发光效率及并改善色偏现象。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，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，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (15)
1.一种发光二极管显示器，其特征在于，具有一显示区与一非显示区，且该发光二极管显示器包括：
一基板，具有多个主动元件；
多个发光二极管，配置于该基板上且阵列排列于该显示区，且分别与该些主动元件之一电性连接；
多个突出结构，配置于该基板上且位于各该些发光二极管的至少一侧边，该些突出结构的高度大于该些发光二极管的高度；
一绝缘导热层，配置于该些突出结构上，该绝缘导热层覆盖该些突出结构至少部分面积并延伸至邻近该些发光二极管的该基板的一顶面上；以及
一散热结构，配置于该基板上且位于该非显示区，其中该绝缘导热层连接至该散热结构。
2.如权利要求1所述的发光二极管显示器，其特征在于，该绝缘导热层接触该些发光二极管。
3.如权利要求1所述的发光二极管显示器，其特征在于，该绝缘导热层的导热系数大于100W/m.K且电阻率大于108Ω.cm。
4.如权利要求3所述的发光二极管显示器，其特征在于，该绝缘导热层的材料包括氮化铝、碳化硅、氧化铍或氮化硼。
5.如权利要求1所述的发光二极管显示器，其特征在于，该散热结构具有一散热材料，该散热材料包括散热胶、散热胶带或金属。
6.如权利要求5所述的发光二极管显示器，其特征在于，该散热结构与该发光二极管显示器的一框体相连接。
7.如权利要求1所述的发光二极管显示器，其特征在于，更包括：
一高导热层，配置于该突出结构上，且至少部分该绝缘导热层与该高导热层于垂直投影于该基板的方向上重叠，其中该高导热层的导热系数大于200W/m.K，部分该高导热层连接至该散热结构。
8.如权利要求7所述的发光二极管显示器，其特征在于，该高导热层覆盖且直接接触于至少部分该绝缘导热层之上。
9.如权利要求7所述的发光二极管显示器，其特征在于，该高导热层的材料包括铜、铝等金属材质或其组合。
10.如权利要求8所述的发光二极管显示器，其特征在于，更包括：
一散热基板，设置于该高导热层之上，且该散热基板直接接触该高导热层。
11.如权利要求1所述的发光二极管显示器，其特征在于，更包括多个连接层，各该些发光二极管分别经由各该些连接层电性连接至对应的各该些主动元件之一，且该绝缘导热层覆盖各该些连接层。
12.如权利要求1所述的发光二极管显示器，其特征在于，于该基板的垂直方向上，该绝缘导热层在该显示区内具有一覆盖面积，该覆盖面积至少大于1/3该显示区的面积。
13.如权利要求1所述的发光二极管显示器，其特征在于，该绝缘导热层环绕该些发光二极管。
14.如权利要求1所述的发光二极管显示器，其特征在于，更包括：
一封装胶体，配置于该基板上且覆盖该些发光二极管，其中该封装胶体包括多个绝缘导热粒子，且该些绝缘导热粒子的导热系数大于100W/m.K且电阻率大于108Ω.cm。
15.如权利要求14所述的发光二极管显示器，其特征在于，该些绝缘导热粒子的材料包括氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硼、氧化铝或氮化硅。
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