CN110197619B - 像素结构及制造像素结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种像素结构及制造像素结构的方法，像素结构包含基板、绝缘散热层、介电层、透明绝缘散热层、多个散热拴塞、重布线层以及发光元件。绝缘散热层位于基板的顶表面上。介电层位于绝缘散热层上。介电层具有散热槽贯穿介电层，且散热槽露出绝缘散热层。透明绝缘散热层设置于散热槽内。多个散热拴塞贯穿介电层并接触绝缘散热层。重布线层设置于透明绝缘散热层及介电层上。发光元件配置于散热槽内的透明绝缘散热层上方，且电性连接重布线层。此像素结构可以提高散热效率。

Description

像素结构及制造像素结构的方法

技术领域

本发明是有关于一种像素结构以及一种制造像素结构的方法。

背景技术

微型显示器市场成长的主要推动力是微型显示器的应用领域不断扩张，以及如头戴显示器(HMD)、电子取景器(EVF)及抬头显示器(HUD)等可携式设备的普及。微型显示器具有高亮度、低成本且易于制造的优势。随着微型显示器设备技术的进步以及用户行为的改变，对微型显示器所要求的解析度以及色彩对比度日渐提升。再者，由于显示器体积的缩小以及内部LED光源对于温度的要求严苛，为了使微型显示器不容易因高温造成损坏，以延长使用寿命，微型显示器的散热效率更显得重要。对此，找寻下一种新的技术方案以达到较佳的显示品质并提高散热效率，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。

发明内容

本发明的一目的是提供一种像素结构，此像素结构除了可以提高对比度并增加光的使用率之外还可以提高散热效率。

上述像素结构包含基板、绝缘散热层、介电层、透明绝缘散热层、多个散热拴塞、重布线层以及发光元件。绝缘散热层位于基板的顶表面上。介电层位于绝缘散热层上。介电层具有散热槽贯穿介电层，且散热槽露出绝缘散热层。透明绝缘散热层设置于散热槽内。多个散热拴塞贯穿介电层并接触绝缘散热层。重布线层设置于透明绝缘散热层及介电层上。发光元件配置于散热槽内的透明绝缘散热层上方，且电性连接重布线层。

根据本发明一实施方式，像素结构还包含反射层。反射层夹置于绝缘散热层与透明绝缘散热层之间。

根据本发明一实施方式，像素结构还包含阻光层。阻光层配置于散热拴塞上并环绕发光元件。

根据本发明一实施方式，基板的顶表面还包含外围区环绕绝缘散热层。介电层延伸覆盖顶表面的外围区，且重布线层延伸至位于外围区的介电层上。

根据本发明一实施方式，位于外围区的介电层还包含多个导电柱贯穿介电层，且延伸至外围区的重布线层电性连接这些导电柱。

根据本发明一实施方式，各个导电柱的纵深比等于各个散热拴塞的纵深比。

本发明的另一目的是提供一种像素结构的制造方法，包含以下步骤：提供基板；在基板的顶表面上形成绝缘散热层，其中基板的顶表面包含外围区环绕绝缘散热层；形成介电层覆盖绝缘散热层及顶表面的外围区，其中介电层具有散热槽及多个散热通孔贯穿介电层，且散热槽及散热通孔露出绝缘散热层；形成多个散热拴塞贯穿介电层，并接触绝缘散热层；在形成这些散热拴塞后，在散热槽内形成透明绝缘散热层；在透明绝缘散热层及介电层上形成重布线层；在散热槽内的透明绝缘散热层上方配置发光元件，且电性连接重布线层；以及在介电层及这些散热拴塞上形成阻光层，并环绕发光元件。

根据本发明一实施方式，在形成多个散热拴塞的步骤的同时，还包含在外围区形成多个导电柱贯穿介电层。

根据本发明一实施方式，在形成散热拴塞及导电柱的步骤之后，但在形成透明绝缘散热层的步骤前，还包含在散热槽内并延伸覆盖介电层的一部分的上表面形成反射层。

根据本发明一实施方式，在形成重布线层的步骤之后，但在配置发光元件的步骤前，还包含配置异方性导电胶覆盖重布线层。

与现有技术相比，本发明除了可以提高对比度并增加光的使用率之外，还可以提高散热效率。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，结合附图说明如下：

图1绘示本发明一实施方式的像素结构的制造方法的流程图。

图2～图12绘示本发明的多个实施方式的制造方法中各制程阶段的剖面示意图。

图13A～图13D绘示本发明的各个实施方式的像素结构的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本揭示内容的叙述还加详尽与完备，下文针对了本发明的实施目的与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所公开的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。

在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为简化附图，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。

本发明的一目的是提供一种像素结构的制造方法，通过此制造方法所得到的像素结构除了可以提高对比度并增加光的使用率之外还可以提高散热效率。图1绘示本发明一实施方式的像素结构100的制造方法10的流程图。图2～图12绘示本发明的多个实施方式的制造方法10中各工艺阶段的剖面示意图。如图1所示，方法10包含步骤S11至步骤S18。

在步骤S11中，提供基板110，如图2所示。具体的说，基板110具有顶表面110a以及与顶表面110a相对的底表面110b。在多个实施方式中，多个金属垫114设置于基板110的底表面110b上。在一实施例中，基板110为电路基板。在一实施方式中，基板110可例如为玻璃或性质类似玻璃的其他材料所制成。在另一实施方式中，基板110可例如为环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)和/或双顺丁烯二酸酰亚胺/三氮阱(Bismaleimide triazine，简称BT)等的有机聚合材料所制成。在一些实施方式中，金属垫114的材质可例如为铜、铝、镍、锡、铬、或上述金属的组合或合金。

在步骤S12中，形成绝缘散热层120于基板110的顶表面110a上，如图3所示。基板110的顶表面110a包含外围区S环绕绝缘散热层120。在一实施方式中，绝缘散热层120的材料可为环氧树脂或其复合材料。在另一实施方式中，可以加入少量的添加物于绝缘散热层120的材料中，以提高绝缘散热层120的热传导系数。举例来说，添加物可以包含氧化铝粉体、其他金属氧化物、石墨和/或石墨烯。在本发明的某些实施方式中，绝缘散热层120可以利用真空压膜或其他合适的方式形成在基板110的顶表面110a上。

在步骤S13中，形成介电层覆盖绝缘散热层及顶表面的外围区，其中介电层具有散热槽贯穿介电层。图4及图5为本发明一实施方式用以实现步骤S13的剖面示意图。如图4所示，先形成介电层130全面覆盖绝缘散热层120及顶表面110a的外围区S。在某些实施方式中，介电层130为感光介电层(Photo-imageable dielectric，PID)。在一实施例中，感光介电层的材料例如为感光苯并环丁烯(Benzocyclobutene，BCB)或聚酰亚胺(polyimide)。在本发明的某些实施方式中，介电层130可以利用真空压膜、涂布法或其他合适的方式覆盖绝缘散热层120及顶表面110a的外围区S。接着，如图5所示，进行微影工艺以形成散热槽132、多个散热通孔134以及多个导电通孔136贯穿介电层130。更详细的说，散热槽132及散热通孔134皆位于绝缘散热层120上并暴露出绝缘散热层120，而导电通孔136位于外围区S并暴露出基板110顶表面110a的一部分。

在步骤S14中，形成多个散热拴塞，这些散热拴塞贯穿介电层并接触绝缘散热层。图6及图7为本发明一实施方式用以实现步骤S14的剖面示意图。如图6所示，先形成金属层于介电层130和绝缘散热层120上，且金属层延伸填满散热槽132、散热通孔134以及导电通孔136。在本发明的某些实施方式中，金属层可以利用化学镀、电镀、物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，又称PVD)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，又称CVD)等方式形成于介电层130和绝缘散热层120上。在一些实施方式中，金属层的材料包含铜、铝、镍、金、银或其他合适的金属。接着，如图7所示，进行微影蚀刻工艺以形成多个散热拴塞140以及多个导电柱138，并移除散热槽132内的金属层以暴露出绝缘散热层120。值得注意的是，各个散热拴塞140与各个导电柱138之间并没有电连接关系，也就是说，散热拴塞140无法电性连接至导电柱138。在一实施方式中，各个导电柱138的纵深比大致等于各个散热拴塞140的纵深比。

在某些实施方式中，在步骤S14之后，形成反射层180于散热槽132内并延伸覆盖介电层130的一部分的上表面，如图8A至图8B所示。在一些实施方式中，反射层180的材料包括银、铬、钼、铝、钕、铜、钛、或其他上述金属的合金。在本发明的某些实施方式中，反射层180可以利用化学镀、电镀、PVD等方式形成于散热槽132内并延伸覆盖介电层130的一部分的上表面。更具体的说，反射层180覆盖各个散热拴塞140、介电层130的一部分的上表面、散热槽132的侧壁以及通过散热槽132暴露出的绝缘散热层120，如图8A所示，且反射层180连接相邻的两个散热拴塞140。简言之，反射层180形成于绝缘散热层120上方并大致对准绝缘散热层120。在另一实施方式中，可将图8A的实施例进行平坦化处理，以暴露出各个散热拴塞140的顶表面，如图8B所示。在后续多个实施方式中，将以图8A所绘示的反射层180为例说明。

在步骤S15中，形成透明绝缘散热层150于散热槽132内，如图9所示。在本发明的某些实施方式中，透明绝缘散热层150可以利用涂布、喷涂或印刷等方式形成于散热槽132内。在一些实施方式中，透明绝缘散热层150的材料包含环氧树脂或其他透明的复合绝缘材料。在另一实施方式中，可以加入少量的透明添加物于透明绝缘散热层150的材料中，以提高透明绝缘散热层150的热传导系数。举例来说，透明添加物可以包含石墨烯。

在步骤S16中，形成重布线层160于透明绝缘散热层150及介电层130上，如图10所示。在一实施方式中，重布线层160的材料包含铜、铝、镍、金、银或其他合适的金属。在本发明的某些实施方式中，可以利用沉积工艺、微影工艺、和蚀刻工艺的方式于透明绝缘散热层150及介电层130上形成重布线层160。在其他实施方式中，可以先对透明绝缘散热层150的表面进行粗化工艺，以使重布线层160与透明绝缘散热层150之间具有良好结合力。值得注意的是，重布线层160电性连接至位于外围区S的导电柱138，然而，重布线层160与散热拴塞140之间并没有电连接关系。

在步骤S17中，配置发光元件170于散热槽132内的透明绝缘散热层150上方，如图11所示，且发光元件170电性连接重布线层160。可以理解的是，发光元件170与重布线层160之间经由异方性导电胶210而形成导电通路。在某些实施方式中，配置异方性导电胶(Anisotropic Conductive Film，又称ACF)210覆盖重布线层160。具体的说，异方性导电胶210大致覆盖位于透明绝缘散热层150上的重布线层160。异方性导电胶主要包含导电粒子及绝缘胶材，于本发明实施例中，将发光元件170与异方性导电胶经特定温度及压力压合一段时间后，异方性导电胶与发光元件170之间会具有垂直导电、横向绝缘及胶合固定的功能。

在一些实施方式中，发光元件170可以为红光二极管、绿光二极管或蓝光二极管以定义子像素(subpixel)。在其他实施方式中，可利用多个发光元件170，如红光、绿光及蓝光二极管，以特殊排列图案定义像素(Pixel)，进而放射出白光。发光元件170所放射出来的光在穿透透明绝缘散热层150后，会被反射层180反射出去，以增加出光效率。

在步骤S18中，形成阻光层190于介电层130及散热拴塞140上方，如图12所示，且阻光层190环绕发光元件170。更详细的说，阻光层190覆盖部分的异方性导电胶210、部分的反射层180、多个散热拴塞、部分的介电层130以及导电柱138。阻光层190可避免邻近的发光元件170混色，进而提高色彩的对比度。在一实施方式中，阻光层190可为黑色矩阵(blackmatrix，简称BM)，举例来说，可以为金属铬(Cr)黑色矩阵、树脂型黑色矩阵、无电解电镀镍(Ni)黑色矩阵或石墨(Graphite)黑色矩阵。在本发明的某些实施方式中，阻光层190可以利用真空蒸镀(vacuum evaporation)法、涂覆法或印刷法等方式形成在介电层130及散热拴塞140上。

在某些实施方式中，在形成阻光层190的步骤后，还可以形成封装胶220覆盖发光元件170，也可以形成多个外部连结230于金属垫114上。在一实施例中，如图13A所示，封装胶220覆盖发光元件170，且封装胶220的顶表面220a略低于阻光层190的顶表面190a；而外部连结230形成在金属垫114上，且大致对准导电柱138。在另一实施例中，如图13B所示，封装胶220覆盖发光元件170，且封装胶220的顶表面220a与阻光层190的顶表面190a大致齐平；而外部连结230形成在金属垫114上，且大致对准导电柱138。在又一实施例中，如图13C所示，封装胶220覆盖发光元件170，且封装胶220的顶表面220a突出并高于阻光层190的顶表面190a。在封装胶220的顶表面220a与阻光层190的顶表面190a大致齐平的实施例中，如图13D所示，还可以配置透镜240覆盖封装胶220的顶表面220a与阻光层190顶表面190a的一部分。

在一些实施方式中，封装胶220具有高耐硫化性、高折射率、高透明性以及较低吸湿性。根据本发明多个实施方式，封装胶220的材料可以包含选自聚甲基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate,PMMA)、乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚乙烯(polypropylene,PP)、尼龙(polyamide,PA)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚亚酰胺(polyimide,PI)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)、环氧树脂(epoxy)以及硅树脂(silicone)等中的一种或是多种组合。

在一些实施例中，外部连结230可例如为焊球，其材料可包含锡(Sn)及其他适合焊接的导电材料。外部连结230可进一步电性连接印刷电路板，对像素结构100进行讯号输入或输出控制；或是进一步连接其他半导体晶片或是其他半导体中介片(interposer)，和其他半导体晶片或是其他半导体中介片整合而成立体晶片堆迭(3D-IC stacking)结构。

在一些实施例中，透镜240在剖面示图中可为曲面或弧面。在一些实施例中，透镜240的材料包含塑料(plastic)和硅树脂(silicone)，因此，透镜240可以为刚性(rigid)透镜或柔性(flexible)透镜。透镜240具有将发光元件170发射的光汇聚的功能，借此提高聚光效率。可以理解的是，如图13C所绘示的封装胶220突出并高于阻光层190的顶表面190a的部分具有与透镜240相同的聚光功能。

本发明的一另目的是提供一种像素结构。图11绘示本发明一实施方式的像素结构100的剖面示意图。像素结构100包含基板110、绝缘散热层120、介电层130、透明绝缘散热层150、多个散热拴塞140、重布线层160以及发光元件170。

绝缘散热层120位于基板110的顶表面110a上。在一些实施方式中，基板110的顶表面110a包含外围区S环绕绝缘散热层120。介电层130位于绝缘散热层120上，其中介电层130具有散热槽132贯穿介电层130，且散热槽132露出绝缘散热层120。在一些实施方式中，介电层130延伸覆盖顶表面110a的外围区S。在一些实施方式中，位于外围区S的介电层130还包含多个导电柱138贯穿介电层130。透明绝缘散热层150设置于散热槽132内。在一些实施方式中，还包含反射层180夹置于绝缘散热层120与透明绝缘散热层150之间。

多个散热拴塞140贯穿介电层130，并接触绝缘散热层120。在一些实施方式中，各个导电柱138的纵深比大致等于各个散热拴塞140的纵深比。重布线层160设置于透明绝缘散热层150及介电层130上。在一些实施方式中，重布线层160延伸至位于外围区S的介电层130上，并电性连接导电柱138。发光元件170配置于散热槽132内的透明绝缘散热层150上方，且电性连接重布线层160。

图12绘示本发明另一实施方式的像素结构100的剖面示意图。在另一实施方式中，像素结构100还包含阻光层190配置于散热拴塞140上并环绕发光元件170。

图13A～图13D绘示本发明又一实施方式的像素结构100的剖面示意图。在又一实施方式中，像素结构100还包含封装胶220和/或多个外部连结230。具体的说，封装胶220覆盖发光元件170并位于阻光层190之间。外部连结230形成在金属垫114上并大致对准导电柱138。

除此之外，本发明的像素结构100可继续与其他的部件组合，例如薄膜电晶体、液晶、透明电极、彩色滤光片及/或保护玻璃等。因此，本发明的像素结构100可较佳地应用于液晶显示器(LCD)、硅基液晶(LCoS)、数字光处理器(DLP)、有机发光显示器(OLED)、头戴显示器(HMD)、抬头显示器(HUD)、电子取景器(EVF)、热成像眼镜及可穿戴设备等微显示器。

由上述本发明多个实施方式可知，本发明具有下列优点。本发明的像素结构具有多重散热途径同时散热，以提高像素结构运作的散热效率，进而提升发光元件的效率及使用寿命。举例来说，像素结构运作时发光元件产生的热量主要可以依序经由透明绝缘散热层、反射层、散热栓塞以及绝缘散热层传递至基板另一侧的金属垫。或者，像素结构运作时发光元件产生的热量也可以部分依序经由透明绝缘散热层、反射层以及绝缘散热层传递至基板另一侧的金属垫。然而，本发明的像素结构的导电路径则为电流通过外部连结依序经由对应外部连结的金属垫、基板中的内连线路、导电柱、重布线层和异方性导电胶电连接至发光元件。此外，本发明的像素结构同时包含阻光层以及反射层，借此提高对比度并增加光的使用率。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种像素结构，其特征在于，包含：

基板；

绝缘散热层，位于所述基板的顶表面上；

介电层，位于所述绝缘散热层上，其中所述介电层具有散热槽贯穿所述介电层，且所述散热槽露出所述绝缘散热层；

透明绝缘散热层，设置于所述散热槽内；

多个散热拴塞，贯穿所述介电层，并接触所述绝缘散热层；

重布线层，设置于所述透明绝缘散热层及所述介电层上；以及

发光元件，配置于所述散热槽内的所述透明绝缘散热层上方，且电性连接所述重布线层。

2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，还包含反射层夹置于所述绝缘散热层与所述透明绝缘散热层之间。

3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，还包含阻光层配置于所述多个散热拴塞上并环绕所述发光元件。

4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述基板的所述顶表面包含外围区环绕所述绝缘散热层，所述介电层延伸覆盖所述顶表面的所述外围区且所述重布线层延伸至位于所述外围区的所述介电层上。

5.如权利要求4所述的像素结构，其特征在于，位于所述外围区的所述介电层还包含多个导电柱贯穿所述介电层，且延伸至所述外围区的所述重布线层电性连接所述多个导电柱。

6.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，各所述导电柱的纵深比等于各所述散热拴塞的纵深比。

7.一种制造像素结构的方法，其特征在于，包含以下步骤：

提供基板；

在所述基板的顶表面上形成绝缘散热层，其中所述基板的所述顶表面包含外围区环绕所述绝缘散热层；

形成介电层覆盖所述绝缘散热层及所述顶表面的所述外围区，其中所述介电层具有散热槽及多个散热通孔贯穿所述介电层，且所述散热槽及所述多个散热通孔露出所述绝缘散热层；

形成多个散热拴塞，贯穿所述介电层，并接触所述绝缘散热层；

在形成所述多个散热拴塞后，在所述散热槽内形成透明绝缘散热层；

在所述透明绝缘散热层及所述介电层上形成重布线层；

在所述散热槽内的所述透明绝缘散热层上方配置发光元件，且电性连接所述重布线层；以及

在所述介电层及所述多个散热拴塞上方形成阻光层，并环绕所述发光元件。

8.如权利要求7所述的制造像素结构的方法，其特征在于，在形成多个散热拴塞的步骤的同时，还包含：

在所述外围区形成多个导电柱贯穿所述介电层。

9.如权利要求8所述的制造像素结构的方法，其特征在于，在形成所述多个散热拴塞及所述多个导电柱的步骤之后，但在形成所述透明绝缘散热层的步骤前，还包含：

在所述散热槽内并延伸覆盖所述介电层的一部分的上表面形成反射层。

10.如权利要求7所述的制造像素结构的方法，其特征在于，在形成所述重布线层的步骤之后，但在配置所述发光元件的步骤前，还包含：

配置异方性导电胶覆盖所述重布线层。

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