CN112713142B - 发光显示单元及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光显示单元及显示装置，所述发光显示单元包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、第一绝缘层、第二绝缘层以及多个微型发光元件。第一金属层具有多个导电图案。第二金属层具有多个转接图案。第三金属层具有多个接垫图案。第二金属层位于第一金属层与第三金属层之间。第二金属层的分布密度大于第一金属层的分布密度，且第一金属层的分布密度大于第三金属层的分布密度。第一绝缘层设置在第一金属层与第二金属层之间。第二绝缘层设置在第二金属层与第三金属层之间。多个微型发光元件设置在第一金属层背离第二金属层的一侧，且分别电性接合至这些导电图案。

Description

发光显示单元及显示装置
技术领域
本发明涉及一种自发光显示技术，尤其涉及一种发光显示单元及显示装置。
背景技术
近年来，在有机发光二极管(Organic light-emitting diode，OLED)显示面板的制造成本偏高及其使用寿命无法与现行的主流显示器相抗衡的情况下，微型发光二极管显示器(Micro LED Display)逐渐吸引各科技大厂的投资目光。微型发光二极管显示器具有与有机发光二极管显示技术相当的光学表现，例如高色彩饱和度、应答速度快及高对比度，且具有低耗能及材料使用寿命长的优势。一般来说，微型发光二极管显示器的制造技术是采用晶粒转置的方式将预先制作好的微型发光二极管晶粒直接转移到驱动电路背板上。虽然这样的巨量转移(Mass transfer)技术在大尺寸的产品制造上有其发展优势，但生产良率的提升更是目前相关制程技术与设备开发的重要指标。
以现有的技术来说，一种采用硬质静电吸头进行晶粒转置的技术，其对于目标基板(例如电路背板)的接合面平整度有较高的要求(例如平整度小于1微米)。因此，较难满足大面积转移的需求。另一种采用软质图案化印章进行晶粒转置的技术，对于目标基板的平整度要求虽不高(例如小于5微米)，但承受高温高压的制程能力却较差。因此，不适用于覆晶型(flip-chip type)发光二极管芯片的转移接合制程。换句话说，能同时兼顾大面积转移需求与量产性的晶粒转移技术仍有待开发。
发明内容
本发明是针对一种发光显示单元，其具有较佳的转置(转移放置)良率。
本发明是针对一种显示装置，其生产良率较佳且整体电路的设计裕度也较大。
根据本发明的实施例，发光显示单元包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、第一绝缘层、第二绝缘层以及多个微型发光元件。第一金属层具有多个导电图案。第二金属层具有电性连接这些导电图案的多个转接图案。第三金属层具有电性连接这些转接图案的多个接垫图案。第二金属层位于第一金属层与第三金属层之间。第二金属层的分布密度大于第一金属层的分布密度，且第一金属层的分布密度大于第三金属层的分布密度。第一绝缘层设置在第一金属层与第二金属层之间。第二绝缘层设置在第二金属层与第三金属层之间。多个微型发光元件设置在第一金属层背离第二金属层的一侧，且分别电性接合至这些导电图案。每一个微型发光元件的长度与厚度的比值大于1。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，第一绝缘层具有多个第一接触窗。多个导电图案经由这些第一接触窗与多个转接图案电性连接。第二绝缘层具有多个第二接触窗，这些转接图案经由这些第二接触窗与多个接垫图案电性连接。第一绝缘层的这些第一接触窗的数量大于第二绝缘层的这些第二接触窗的数量。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，多个第一接触窗与多个第二接触窗不重叠于多个微型发光元件。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，还包括保护层，设置在第三金属层背离第二金属层的一侧，且具有多个开口。保护层的这些开口暴露出第三金属层的部分表面。多个微型发光元件在第三金属层上的垂直投影重叠于这些开口。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，保护层在厚度方向上的厚度大于第一绝缘层与第二绝缘层各自在厚度方向上的厚度，且第一绝缘层与第二绝缘层各自在厚度方向上的厚度大于等于第一金属层、第二金属层与第三金属层各自在厚度方向上的厚度。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，第一金属层在厚度方向上的厚度小于第二金属层与第三金属层各自在厚度方向上的厚度。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，第一金属层与第二金属层各自在发光显示单元的出光面上的垂直投影面积与出光面面积的百分比值大于等于70％。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，第三金属层在发光显示单元的出光面上的垂直投影面积与出光面面积的百分比值小于50％且大于25％。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，还包括隔离结构层，设置在第一金属层设有多个微型发光元件的一侧。隔离结构层具有多个开口，且这些微型发光元件分别设置在隔离结构层的这些开口内。隔离结构层在厚度方向上的厚度大于等于这些微型发光元件在厚度方向上的厚度。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，隔离结构层在厚度方向上的厚度等于保护层在厚度方向上的厚度。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，隔离结构层于发光显示单元的出光面上的垂直投影面积与出光面面积的百分比值大于等于70％。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，多个微型发光元件分别位于发光显示单元的多个像素区且每一像素区具有至少三个微型发光元件。这些像素区在第一方向上的排列个数为M个，在第二方向上的排列个数为N个。第一方向相交于第二方向，且第二绝缘层的多个第二接触窗的数量为M+3N个。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，还包括基板与黏着层。基板重叠设置于多个微型发光元件，且这些微型发光元件位于基板与第一金属层之间。黏着层连接基板、这些微型发光元件与第一金属层的部分表面。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，第一金属层还具有多个虚设图案，且这些虚设图案电性绝缘于多个导电图案。
在根据本发明的实施例的发光显示单元中，每一微型发光元件于对应的接垫图案上的垂直投影范围内所叠置的膜层结构相同。
根据本发明的实施例，显示装置包括印刷电路板与多个发光显示单元。这些发光显示单元电性接合印刷电路板。每一发光显示单元包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、第一绝缘层、第二绝缘层以及多个微型发光元件。第一金属层具有多个导电图案。第二金属层具有电性连接这些导电图案的多个转接图案。第三金属层具有电性连接这些转接图案的多个接垫图案。第二金属层位于第一金属层与第三金属层之间。第二金属层的分布密度大于第一金属层的分布密度，且第一金属层的分布密度大于第三金属层的分布密度。第一绝缘层设置在第一金属层与第二金属层之间。第二绝缘层设置在第二金属层与第三金属层之间。多个微型发光元件设置在第一金属层背离第二金属层的一侧，且分别电性接合至这些导电图案。每一个微型发光元件的长度与厚度的比值大于1。
在根据本发明的实施例的显示装置中，印刷电路板具有多个焊料凸块，且多个发光显示单元的多个接垫图案分别经由这些焊料凸块与印刷电路板电性接合。
在根据本发明的实施例的显示装置中，每一发光显示单元还包括保护层，设置在第三金属层背离第二金属层的一侧。保护层直接覆盖第三金属层的多个接垫图案的一部分表面，且保护层的多个开口暴露出这些接垫图案的另一部分表面。多个焊料凸块分别伸入保护层的这些开口以连接这些接垫图案。
在根据本发明的实施例的显示装置中，保护层于多个接垫图案的表面上的垂直投影面积与这些接垫图案的表面面积的百分比值介于20％至50％之间。
基于上述，在本发明的一实施例的发光显示单元中，第一金属层的多个导电图案分别经由第二金属层的多个转接图案电性连接第三金属层的多个接垫图案。通过第二金属层的分布密度大于第一金属层的分布密度以及第三金属层的分布密度，且第一金属层的分布密度大于第三金属层的分布密度，可有效增加发光显示单元设有这些导电图案的表面平整度，有助于提升微型发光元件的转置(转移放置)良率。多个上述的发光显示单元适于经由各自的多个接垫图案与印刷电路板电性接合以形成显示装置。预先制作好的这些发光显示单元可简化印刷电路板上所需的线路层，使得显示装置更为轻薄。在显示装置的制造过程中，转移多个发光显示单元比转移多个微型发光元件更为有效率且容易，同时还能降低大尺寸显示装置的修补难度(例如：可在发光显示单元上直接进行发光检测，若有坏点，可直接进行修补，以确保这些发光显示单元上的微型发光元件的功能正常；接着，再将检测通过的各发光显示单元经由各自的多个接垫图案与印刷电路板电性接合以形成显示装置)，有助于提升显示装置的生产良率。另一方面，通过发光显示单元的这些金属层的设置，还可有效增加显示装置的整体电路的设计裕度。
附图说明
图1是本发明的一实施例的发光显示单元的上视示意图；
图2是图1的发光显示单元的下视示意图；
图3是图1的发光显示单元的剖视示意图；
图4是图3的第一金属层与第一绝缘层的上视示意图；
图5是图3的第二金属层、第三金属层与第二绝缘层的上视示意图；
图6是图1的发光显示单元的局部区域的放大示意图；
图7是本发明的一实施例的显示装置的上视示意图；
图8是图7的显示装置的剖视示意图；
图9是本发明的另一实施例的发光显示单元的上视示意图。
1：显示装置；
10、10R：发光显示单元；
10s：出光面；
100：印刷电路板；
105：阻挡层；
110：第一金属层；
120：第二金属层；
130：第三金属层；
141：第一绝缘层；
141c：第一接触窗；
142：第二绝缘层；
142c：第二接触窗；
150：隔离结构层；
150a、160a：开口；
150s：顶面；
160：保护层；
200：黏着层；
300：基板；
BP：连接垫；
CP、CP1、CP2、CP3：导电图案；
CPa、CPb、PPa、PPb：子层；
CPs、PPs：表面；
CP1a、CP2a、CP3a：部分；
d：距离；
DP、DP’：虚设图案；
E1：第一电极；
E2：第二电极；
ES：发光结构层；
H1、H2：高度；
LED、LED1、LED2、LED3、LED2r、LED2x：微型发光元件；
LEDs：顶面；
PP：接垫图案；
SB：焊料凸块；
t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8：厚度；
TP：转接图案；
W1、W2：宽度；
X、Y、Z：方向；
A-A’、B-B’：剖线；
I：区域。
具体实施方式
在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理和/或电性连接。再者，“电性连接”可为二元件间存在其它元件。
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是本发明的一实施例的发光显示单元的上视示意图。图2是图1的发光显示单元的下视示意图。图3是图1的发光显示单元的剖视示意图。图4是图3的第一金属层与第一绝缘层的上视示意图。图5是图3的第二金属层、第三金属层与第二绝缘层的上视示意图。图6是图1的发光显示单元的局部区域的放大示意图。图7是本发明的一实施例的显示装置的上视示意图。图8是图7的显示装置的剖视示意图。特别说明的是，图3对应于图1的剖线A-A’；图6对应于图1的区域I；图8对应于图7的剖线B-B’。
请参照图1及图3，发光显示单元10包括第一金属层110、第二金属层120、第三金属层130、第一绝缘层141、第二绝缘层142及多个微型发光元件LED。第二金属层120位于第一金属层110与第三金属层130之间。第一绝缘层141设置在第一金属层110与第二金属层120之间。第二绝缘层142设置在第二金属层120与第三金属层130之间。
详细而言，第一金属层110具有多个导电图案CP。第二金属层120具有多个转接图案TP。第三金属层130具有多个接垫图案PP。第一绝缘层141具有多个第一接触窗141c。第二绝缘层142具有多个第二接触窗142c。第一金属层110的这些导电图案CP经由第一绝缘层141的这些第一接触窗141c与第二金属层120的这些转接图案TP电性连接。第二金属层120的这些转接图案TP经由第二绝缘层142的这些第二接触窗142c与第三金属层130的这些接垫图案PP电性连接。也即，第一金属层110的这些导电图案CP分别电性连接至第三金属层130的这些接垫图案PP。
基于导电性的考虑，第一金属层110、第二金属层120与第三金属层130的材质可选自钼、铝、铜、金、或上述的组合、或其他合适的金属材料。在本实施例中，这些金属层的材质可选择性地相同或不同。第一绝缘层141与第二绝缘层142的材质可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化物、聚酰亚胺(Polyimide)、聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯(Polypropylene)、压克力材料、陶瓷材料、或其他合适的有机/无机材料。
多个微型发光元件LED设置在第一金属层110背离第二金属层120的一侧，且分别电性接合至第一金属层110的多个导电图案CP。为了增加发光显示单元10设有这些导电图案CP的表面平整度，第一金属层110与第二金属层120各自的分布密度都大于第三金属层130的分布密度，且第二金属层120的分布密度大于第一金属层110的分布密度。更具体地说，第一金属层110与第二金属层120各自在发光显示单元10的出光面10s上的垂直投影面积与出光面10s表面积的百分比值大于等于70％，如此可有效提升微型发光元件LED的转置(转移放置)良率。另一方面，第三金属层130在发光显示单元10的出光面10s上的垂直投影面积与出光面10s表面积的百分比值小于50％且大于25％，如此可避免周围的第二绝缘层142发生剥离(peeling)的现象。
举例来说，在本实施例中，第一金属层110于发光显示单元10的出光面10s上的垂直投影面积与出光面10s表面积的百分比值为70％(如图4所示)，第二金属层120于发光显示单元10的出光面10s上的垂直投影面积与出光面10s表面积的百分比值为72％(如图5所示)，而第三金属层130于发光显示单元10的出光面10s上的垂直投影面积与出光面10s表面积的百分比值为33％(如图5所示)，但不以此为限。
值得注意的是，在本实施例中，第一绝缘层141的多个第一接触窗141c与第二绝缘层142的多个第二接触窗142c在这些金属层的重叠方向(例如方向Z)上可不重叠于这些微型发光元件LED(如图6所示)，以进一步增加这些导电图案CP用于接合微型发光元件LED的部分表面的平整度，从而提升微型发光元件LED的转置良率。
另一方面，通过第一绝缘层141与第二绝缘层142分别在厚度方向(例如方向Z)上的厚度t1与厚度t2大于第一金属层110、第二金属层120与第三金属层130分别在厚度方向上的厚度t3、厚度t4与厚度t5，还可进一步增加这些导电图案CP用于接合微型发光元件LED的部分表面的平整度，但本发明不以此为限。在其他实施例中，绝缘层与金属层的膜厚大小关系可根据实际的产品规格(例如整体厚度或可挠性)而调整。例如，前述的厚度t1与厚度t2也可以等于前述的厚度t3、厚度t4与厚度t5。
此外，由于金属层表面的平整度会随着自身膜厚的增加而变差，因此，将第一金属层110的厚度t3限制在一较薄的膜厚范围(例如大于等于2微米且小于4微米)，可进一步确保导电图案CP的表面平整度。在本实施例中，第二金属层120的厚度t4与第三金属层130的厚度t5可介于4微米至8微米之间。也就是说，本实施例的第一金属层110的厚度t3可选择性地小于第二金属层120的厚度t4与第三金属层130的厚度t5，但不以此为限。在其他实施例中，第一金属层的膜厚也可等于第二金属层120(或第三金属层130)的膜厚。
特别一提的是，第一金属层110的导电图案CP可以是多个子层的堆栈结构。在本实施例中，导电图案CP为第一子层CPa与第二子层CPb的堆栈结构，且第二子层CPb位于第一子层CPa与第一绝缘层141之间。第一子层CPa的材料可选自钼或金，而第二子层CPb的材料可选自钼或金以外的金属材料，例如：铝、铜、或上述的组合、或其他合适的金属材料。举例来说，导电图案CP的第一子层CPa与第二子层CPb可以分别是镀金层与铜层，而第一子层CPa可以采用化钯浸金(electroless palladium immersion gold，EPIG)的制程来实施，但不以此为限。
相似地，第三金属层130的接垫图案PP也可以是第一子层PPa与第二子层PPb的堆栈结构，且第二子层PPb位于第二绝缘层142与第一子层PPa之间。由于接垫图案PP的材料选用以及制作方式相似于前述第一金属层110的导电图案CP，因此详细的说明可参考前述段落，于此不再重述。
另一方面，在本实施例中，为了确保每个微型发光元件LED可以有效地转移放置并电性接合于第一金属层110的这些导电图案CP上，各个微型发光元件LED于对应的接垫图案PP的垂直投影范围内所叠置的膜层结构都大致上相同。举例来说，各微型发光元件LED在接合方向(例如方向Z)上所覆盖的任一膜层(例如第一绝缘层141与第二绝缘层142)或结构(例如导电图案CP、转接图案TP与接垫图案PP)的厚度都设计为大致上相同。
并且，上述被各微型发光元件LED所覆盖的任一膜层或结构在平行于微型发光元件LED的顶面LEDs的水平面上的垂直投影轮廓与垂直投影面积都设计为大致上相同。据此，才能确保每一个设置微型发光元件LED的表面平整，使得这些微型发光元件LED在转移放置过程中，能有较高的转移良率。
在本实施例中，发光显示单元10还可选择性地包括隔离结构层150，设置在第一金属层110设有微型发光元件LED的一侧。举例来说，隔离结构层150是设置在第一金属层110上，并且覆盖第一绝缘层141的部分表面以及部分的导电图案CP的部分表面。隔离结构层150具有多个彼此分隔的开口150a，且这些微型发光元件LED分别设置在这些开口150a内。在本实施例中，这些开口150a分别在方向X与方向Y上排成多列与多行。也即，这些开口150a是以阵列的形式排列于第一金属层110上。在本实施例中，这些开口150a于发光显示单元10的出光面10s上的垂直投影轮廓可以是矩形。
特别一提的是，隔离结构层150于发光显示单元10的出光面10s上的垂直投影面积与出光面10s表面积的百分比值大于等于70％。如此一来，可以有效地防止相邻各开口150a内的这些微型发光元件LED被彼此射出的光线所干扰。举例来说，在本实施例中，隔离结构层150的多个开口150a是采用微影蚀刻制程来制作。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，隔离结构层也可以填满多个微型发光元件LED之间的空隙。也就是说，隔离结构层也可以不采用微影蚀刻制程来制作。
在本实施例中，隔离结构层150与各开口150a内的任一微型发光元件LED可具有最短距离，例如：在方向Y上的距离d(如图3所示)，且此距离d可以等于或小于50微米。如此一来，这些微型发光元件LED射出的光线中具有较大出射角的光线(即光路径偏离方向Z较多的光线)可有效地被隔离结构层150吸收或阻挡，藉此有效地防止来自不同像素区(或开口150a)的光线相互干扰。
隔离结构层150的材质例如包括(黑色或绿色)树脂材料、掺杂吸收粒子的胶体材料(例如：碳粉、黑胶)、金属材料(例如：银、铝、钛)、掺杂反射粒子的胶体材料(例如：二氧化硅、二氧化钛等)，但不以此为限。
特别一提的是，隔离结构层150的这些开口150a可定义出发光显示单元10的多个像素区，而每一个像素区的出光亮度与发光颜色可由同一个像素区内的至少一微型发光元件LED来控制。在本实施例中，同一个开口150a(或像素区)内所设置的微型发光元件LED数量是以三个为例进行示范性的说明，并不表示本发明以附图揭示内容为限制。在其他实施例中，同一个开口150a内的微型发光元件LED数量可根据实际的光学设计(例如发光波长)或产品规格(例如出光亮度)而调整为一个、两个或四个以上。
应注意的是，在本实施例中，隔离结构层150在厚度方向(例如方向Z)上的厚度t6明显大于微型发光元件LED在厚度方向上的厚度t7，且隔离结构层150的顶面150s相对于导电图案CP(或第一金属层110)的表面CPs的高度H1大于微型发光元件LED的顶面LEDs相对于导电图案CP的表面CPs的高度H2。据此，可避免任一像素区内的微型发光元件LED发出的光线从相邻的像素区出射，造成非预期的混光，导致显示对比的下降。换句话说，通过隔离结构层150的遮挡(例如吸收或反射)，可有效提升发光显示单元10的显示质量。
在本实施例中，发光显示单元10可包括多个第一微型发光元件LED1、多个第二微型发光元件LED2与多个第三微型发光元件LED3，且每一个像素区(或开口150a)内设有一个第一微型发光元件LED1、一个第二微型发光元件LED2与一个第三微型发光元件LED3。举例来说，第一微型发光元件LED1、第二微型发光元件LED2与第三微型发光元件LED3的发光颜色分别为红色、绿色与蓝色，并且通过这些微型发光元件的出光强度比例的配置来混合出具有不同灰阶的显示效果。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，第一微型发光元件LED1、第二微型发光元件LED2与第三微型发光元件LED3的发光颜色彼此相同，并且通过量子点(quantum dot，QD)材料进行色转换。
微型发光元件LED包括第一电极E1、第二电极E2与发光结构层ES。举例来说，发光结构层ES可包含第一型半导体层(未示出)、发光层(未示出)、第二型半导体层(未示出)以及绝缘层(未示出)，其中第一电极E1与第二电极E2位于第一型半导体层或第二型半导体层的同一侧，并且贯穿绝缘层以分别电性连接所述第一型半导体层与所述第二型半导体层。也就是说，本实施例的微型发光元件LED为覆晶型(flip-chip type)微型发光二极管元件，但不以此为限。特别注意的是，微型发光元件LED在方向Y的长度与在方向Z上的厚度的比值大于1。
在本实施例中，第一金属层110的多个导电图案CP包括多个第一导电图案CP1、多个第二导电图案CP2与多个第三导电图案CP3，且每一个像素区(或开口150a)设有三个第一导电图案CP1、一个第二导电图案CP2与三个第三导电图案CP3。举例来说，第一导电图案CP1、第二导电图案CP2与第三导电图案CP3沿着方向Y交替排列，且第二导电图案CP2沿着方向X从发光显示单元10的一侧延伸至另一侧(如图4所示)。也就是说，沿着方向X排列的多个像素区的第二导电图案CP2是彼此相连的。
另一方面，在方向Y上排列的多个像素区内用于接合具有相同发光颜色的微型发光元件LED的多个第一导电图案CP1与多个第二导电图案CP2可电性连接至第二金属层120的同一个转接图案TP，且每一个转接图案TP经由对应的一个第二接触窗142c与第三金属层130中对应的一个接垫图案PP电性连接。更具体地说，通过上述多个导电图案CP与多个转接图案TP的电性连接关系，可有效缩减发光显示单元10所需配置的接垫图案PP数量，有助于提升发光显示单元10的接合良率。
也因此，在本实施例中，第一绝缘层141的第一接触窗141c的数量大于第二绝缘层142的第二接触窗142c的数量，且第二接触窗142c的数量等于第三金属层130的接垫图案PP的数量。举例来说，隔离结构层150的多个开口150a所定义的多个像素区在方向X上排列的数量为M个(例如四个)，而在方向Y上排列的数量为N个(例如四个)，第二绝缘层142的第二接触窗142c的数量可以是M+3N个(例如十六个)。更具体地说，第三金属层130的接垫图案PP数量可取决于多个像素区(或开口150a)在方向X与方向Y上的排列数量以及每一个像素区内所设置的微型发光元件LED数量而定。
进一步而言，第一金属层110的多个导电图案CP分别具有用于电性接合多个微型发光元件LED与多个修补用的微型发光元件的多个部分。举例来说，微型发光元件LED的第一电极E1与第二电极E2适于电性接合至第一导电图案CP1的一部分CP1a与第二导电图案CP2的一部分CP2a。特别说明的是，在本实施例中，第二导电图案CP2的部分CP2a与第三导电图案CP3的一部分CP3a可作为修补(repair)用的连接垫组。当任一像素区内的某一个微型发光元件LED在检测过程中无法被致能时，可通过预留的连接垫组来接合修补用的微型发光元件(如图9的微型发光元件LED2r)以替代毁损或失能的微型发光元件LED。据此，可降低发光显示单元10因部分的微型发光元件LED毁损或失能而被报废的机率，从而提升发光显示单元10的生产良率。
值得注意的是，多个导电图案CP位于开口150a内的部分(例如：第一导电图案CP1的部分CP1a、第二导电图案CP2的部分CP2a与第三导电图案CP3的部分CP3a)在方向Z上完全重叠于第三金属层130的多个接垫图案PP。据此，可进一步增加这些导电图案CP用于接合多个微型发光元件LED的这些部分的表面平整度，有助于提升微型发光元件LED的转置良率。
另一方面，为了进一步增加发光显示单元10用于接合微型发光元件LED一侧的表面平整度，第一金属层110与第二金属层120的至少一者还可选择性地包括多个虚设图案(dummy pattern)。举例来说，在本实施例中，第一金属层110还具有多个虚设图案DP，这些虚设图案DP设置在多个导电图案CP之间，且电性绝缘于这些导电图案CP(如图4所示)。相似地，第二金属层120还具有多个虚设图案DP’，这些虚设图案DP’设置在多个转接图案TP之间，且电性绝缘于多个转接图案TP(如图5所示)。
进一步而言，发光显示单元10还可包括黏着层200与基板300。黏着层200设置在多个微型发光元件LED与基板300之间，并且连接基板300、第一绝缘层141的部分表面、第一金属层110的部分表面、多个微型发光元件LED与隔离结构层150。特别说明的是，基板300背离黏着层200的一侧表面可定义出发光显示单元10的出光面10s。黏着层200的材料包括光学胶带(Optical Clear Adhesive，OCA)、光学透明树脂(Optical Clear Resin，OCR)、或其他合适的光学级胶材。值得一提的是，通过第一金属层110的多个虚设图案DP以及第二金属层120的多个虚设图案DP’的设置，还可避免在基板300的贴合过程中，基板300与黏着层200的交界面发生气泡的堆积，有助于提升发光显示单元10的生产良率。
基板300由一透明的材料组成，例如是玻璃、蓝宝石或环氧树脂，而基板300的厚度大于100微米，例如250微米。此处，具有较厚厚度的基板300可视为一导光层，可均匀混合位于同一像素区(即开口150a)内的多个微型发光元件LED所发出的光线(例如红光、绿光与蓝光)，有助于提升各像素区的出光均匀度。
特别一提的是，本实施例的发光显示单元10适于拼接出多种显示尺寸与非矩形轮廓的显示装置。举例来说，在一实施例的显示装置1中，多个(例如十二个)发光显示单元10可电性接合至同一印刷电路板(printed circuit board，PCB)100上(如图7所示)。需说明的是，图7的显示装置1的印刷电路板100是以一个为例示出，并不表示本发明以附图揭示内容为限制。在其他实施例中，显示装置的印刷电路板数量及其尺寸大小也可根据实际的设计需求(例如显示装置在视线方向上的外轮廓)而调整。
请同时参照图2、图7及图8，为了降低发光显示单元10在与印刷电路板100的接合过程中因过度挤压而毁损(例如：金属层的线路断裂或绝缘层的膜层破裂)的风险，发光显示单元10还可选择性地包括保护层160，设置在第三金属层130背离第二金属层120的一侧。此保护层160具有对应多个接垫图案PP的多个开口160a，以暴露出这些接垫图案PP的部分表面。特别注意的是，各像素区内的多个微型发光元件LED在第三金属层130上的垂直投影都重叠于保护层160的这些开口160a，据此能确保发光显示单元10用于接合各个微型发光元件LED的表面具有大致上相同的平整度。
举例来说，印刷电路板100上设有阻挡层105、多个连接垫BP以及对应这些连接垫BP设置的多个焊料凸块SB。阻挡层105设置在这些连接垫BP之间，且用以承接发光显示单元10的保护层160。这些焊料凸块SB设置在阻挡层105之间，并且适于伸入发光显示单元10的保护层160的多个开口160a以电性接合发光显示单元10的多个接垫图案PP。更具体地说，发光显示单元10的多个接垫图案PP是经由这些焊料凸块SB而接合于多个连接垫BP以电性连接印刷电路板100。保护层160的材料例如包括(黑色或绿色)树脂材料、掺杂吸收粒子的胶体材料(例如：碳粉、黑胶)、或其他合适的有机材料。
值得一提的是，通过发光显示单元10的保护层160以及印刷电路板100的阻挡层105的配合关系，可避免在发光显示单元10接合至印刷电路板100的过程中，因受热而处于熔融状态的焊料凸块SB溢流至相邻的连接垫BP而造成部分的连接垫BP之间的电性短路。换句话说，可提升发光显示单元10与印刷电路板100的接合良率。
在本实施例中，保护层160在厚度方向(例如方向Z)上的厚度t8可选择性地大于第一绝缘层141的厚度t1与第二绝缘层142的厚度t2。据此，可进一步增加发光显示单元10在设有保护层160一侧的表面平整度。另一方面，在本实施例中，保护层160与隔离结构层150的材质可选择性地相同，且通过保护层160的厚度t8等于隔离结构层150的厚度t6，可让发光显示单元10的应力分布较为平均，有助于提升发光显示单元10的可挠性(flexibility)。举例来说，保护层160的厚度t8可介于10微米至20微米的范围内。
另一方面，保护层160于接垫图案PP的表面PPs上的垂直投影面积与接垫图案PP的表面PPs面积的百分比值可介于20％至50％之间，以避免接垫图案PP周围的第二绝缘层142发生剥离的现象，并且为部分的第三金属层130提供适当的保护。举例来说，在本实施例中，第三金属层130的接垫图案PP在XY平面上的垂直投影轮廓为圆形，且其在XY平面的任一方向上具有宽度W1(即圆径)。相似地，保护层160的开口160a所占区域在XY平面上的垂直投影轮廓为圆形，且其在XY平面的任一方向上具有宽度W2(即圆径)，其中保护层160的开口160a的宽度W2可小于接垫图案PP的宽度W1。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，保护层160的开口160a的宽度W2也可等于接垫图案PP的宽度W1。也即，保护层160定义开口160a的表面可切齐接垫图案PP的外缘。
由于发光显示单元10上设有电性连接于多个微型发光元件LED与印刷电路板100之间的多个金属层，因此可简化印刷电路板100上的膜层数量。换句话说，可有效增加显示装置1的整体电路的设计裕度。另一方面，当显示装置1的尺寸增加时，利用不同数量且预先制作好的发光显示单元10来进行转置，可简化显示装置1的制造流程，同时还能降低大尺寸显示装置1的修补难度，有助于提升显示装置1的生产良率。
图9是本发明的另一实施例的发光显示单元的上视示意图。请参照图9，本实施例的发光显示单元10R与图1的发光显示单元10的差异在于：本实施例的发光显示单元10R为经修补后的发光显示单元。举例来说，当发光显示单元10的一个像素区内的第二微型发光元件LED2在制程中被检测出为失能或毁损的微型发光元件LED2x时，可利用预留的连接垫组(例如第二导电图案CP2的部分CP2a与第三导电图案CP3的部分CP3a)来接合修补用的微型发光元件LED2r以取代毁损或失能的微型发光元件LED2x。
应可理解的是，在修补用的微型发光元件LED2r接合至修补用的连接垫组前，被检测为失能或毁损的微型发光元件LED2x可先行自发光显示单元上移除。也可以是，在修补用的微型发光元件LED2r接合至修补用的连接垫组后，再将被检测为失能或毁损的微型发光元件LED2x自发光显示单元上移除。然而，本发明不以此为限，在其他实施例中，发光显示单元的修补制程可不包括失能或毁损的微型发光元件的移除步骤。换句话说，被替换的微型发光元件仍可保留在经修补后的发光显示单元上。
综上所述，在本发明的一实施例的发光显示单元中，第一金属层的多个导电图案分别经由第二金属层的多个转接图案电性连接第三金属层的多个接垫图案。通过第二金属层的分布密度大于第一金属层的分布密度以及第三金属层的分布密度，且第一金属层的分布密度大于第三金属层的分布密度，可有效增加发光显示单元设有这些导电图案的表面平整度，有助于提升微型发光元件的转置(转移放置)良率。多个上述的发光显示单元适于经由各自的多个接垫图案与印刷电路板电性接合以形成显示装置。预先制作好的这些发光显示单元可简化印刷电路板上所需的线路层，使得显示装置更为轻薄。在显示装置的制造过程中，转移多个发光显示单元比转移多个微型发光元件更为有效率且容易，同时还能降低大尺寸显示装置的修补难度(例如：可在发光显示单元上直接进行发光检测，若有坏点，可直接进行修补，以确保这些发光显示单元上的微型发光元件的功能正常；接着，再将检测通过的各发光显示单元经由各自的多个接垫图案与印刷电路板电性接合以形成显示装置)，有助于提升显示装置的生产良率。另一方面，通过发光显示单元的这些金属层的设置，还可有效增加显示装置的整体电路的设计裕度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种发光显示单元，其特征在于，包括：
第一金属层，具有多个导电图案；
第二金属层，具有多个转接图案，所述多个转接图案电性连接所述多个导电图案；
第三金属层，具有多个接垫图案，所述多个接垫图案电性连接所述多个转接图案，所述第二金属层为位于所述第一金属层与所述第三金属层之间的一个单层，其中所述第二金属层的分布密度大于所述第一金属层的分布密度，且所述第一金属层的分布密度大于所述第三金属层的分布密度；
第一绝缘层，设置在所述第一金属层与所述第二金属层之间；
第二绝缘层，设置在所述第二金属层与所述第三金属层之间；以及
多个微型发光元件，设置在所述第一金属层背离所述第二金属层的一侧，且分别电性接合至所述多个导电图案，其中每一所述微型发光元件的长度与厚度的比值大于1。
2.根据权利要求1所述的发光显示单元，其特征在于，所述第一绝缘层具有多个第一接触窗，所述多个导电图案经由所述多个第一接触窗与所述多个转接图案电性连接，所述第二绝缘层具有多个第二接触窗，所述多个转接图案经由所述多个第二接触窗与所述多个接垫图案电性连接，其中所述第一绝缘层的所述多个第一接触窗的数量大于第二绝缘层的所述多个第二接触窗的数量。
3.根据权利要求2所述的发光显示单元，其特征在于，所述多个第一接触窗与所述多个第二接触窗不重叠于所述多个微型发光元件。
4.根据权利要求1所述的发光显示单元，其特征在于，还包括：
保护层，设置在所述第三金属层背离所述第二金属层的一侧，且具有多个开口，所述保护层的所述多个开口暴露出所述第三金属层的部分表面，其中所述多个微型发光元件在所述第三金属层上的垂直投影重叠于所述多个开口。
5.根据权利要求4所述的发光显示单元，其特征在于，所述保护层在厚度方向上的厚度大于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层各自在所述厚度方向上的厚度，且所述第一绝缘层与所述第二绝缘层各自在所述厚度方向上的厚度大于等于所述第一金属层、所述第二金属层与所述第三金属层各自在所述厚度方向上的厚度。
6.根据权利要求1所述的发光显示单元，其特征在于，所述第一金属层在厚度方向上的厚度小于所述第二金属层与所述第三金属层各自在所述厚度方向上的厚度。
7.根据权利要求1所述的发光显示单元，其特征在于，所述第一金属层与所述第二金属层各自在所述发光显示单元的出光面上的垂直投影面积与所述出光面面积的百分比值大于等于70％。
8.根据权利要求1所述的发光显示单元，其特征在于，所述第三金属层在所述发光显示单元的出光面上的垂直投影面积与所述出光面面积的百分比值小于50％且大于25％。
9.根据权利要求4所述的发光显示单元，其特征在于，还包括：
隔离结构层，设置在所述第一金属层设有所述多个微型发光元件的一侧，所述隔离结构层具有多个开口，且所述多个微型发光元件分别设置在所述隔离结构层的所述多个开口内，其中所述隔离结构层在厚度方向上的厚度大于等于所述多个微型发光元件在所述厚度方向上的厚度。
10.根据权利要求9所述的发光显示单元，其特征在于，所述隔离结构层在厚度方向上的厚度等于所述保护层在所述厚度方向上的厚度。
11.根据权利要求9所述的发光显示单元，其特征在于，所述隔离结构层于所述发光显示单元的出光面上的垂直投影面积与所述出光面面积的百分比值大于等于70％。
12.根据权利要求2所述的发光显示单元，其特征在于，所述多个微型发光元件分别位于所述发光显示单元的多个像素区且每一所述像素区具有至少三个所述多个微型发光元件，所述多个像素区在第一方向上的排列个数为M个，在第二方向上的排列个数为N个，所述第一方向相交于所述第二方向，且所述第二绝缘层的所述多个第二接触窗的数量为M+3N个。
13.根据权利要求1所述的发光显示单元，其特征在于，还包括：
基板，重叠设置于所述多个微型发光元件，且所述多个微型发光元件位于所述基板与所述第一金属层之间；以及
黏着层，连接所述基板、所述多个微型发光元件与所述第一金属层的部分表面。
14.根据权利要求1所述的发光显示单元，其特征在于，所述第一金属层还具有多个虚设图案，且所述多个虚设图案电性绝缘于所述多个导电图案。
15.根据权利要求1所述的发光显示单元，其特征在于，每一所述微型发光元件于对应的所述接垫图案上的垂直投影范围内所叠置的膜层结构相同。
16.一种显示装置，其特征在于，包括：
印刷电路板；以及
多个发光显示单元，电性接合所述印刷电路板，且每一所述发光显示单元包括：
第一金属层，具有多个导电图案；
第二金属层，具有多个转接图案，所述多个转接图案电性连接所述多个导电图案；
第三金属层，具有多个接垫图案，所述多个接垫图案电性连接所述多个转接图案，所述第二金属层位于所述第一金属层与所述第三金属层之间，其中所述第二金属层的分布密度大于所述第一金属层的分布密度，且所述第一金属层的分布密度大于所述第三金属层的分布密度；
第一绝缘层，设置在所述第一金属层与所述第二金属层之间；
第二绝缘层，设置在所述第二金属层与所述第三金属层之间；以及
多个微型发光元件，设置在所述第一金属层背离所述第二金属层的一侧，且分别电性接合至所述多个导电图案，其中每一所述微型发光元件的长度与厚度的比值大于1。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其特征在于，所述印刷电路板具有多个焊料凸块，且所述多个发光显示单元的所述多个接垫图案分别经由所述多个焊料凸块与所述印刷电路板电性接合。
18.根据权利要求17所述的显示装置，其特征在于，每一所述发光显示单元还包括：
保护层，设置在所述第三金属层背离所述第二金属层的一侧，所述保护层直接覆盖所述第三金属层的所述多个接垫图案的一部分表面，且所述保护层的多个开口暴露出所述多个接垫图案的另一部分表面，其中所述多个焊料凸块分别伸入所述保护层的所述多个开口以连接所述多个接垫图案。
19.根据权利要求18所述的显示装置，其特征在于，所述保护层于所述多个接垫图案的表面上的垂直投影面积与所述多个接垫图案的所述表面面积的百分比值介于20％至50％之间。
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