CN114171543A - 具驱动ic的像素单元、包含该像素单元的发光装置及其制法 - Google Patents

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Abstract

一种发光装置的制法、一种像素单元以及一种发光装置，该发光装置的制法包括：一片驱动集成电路晶圆具备多个控制电路；通电发出红、绿与蓝三色光的三颗微型LED为一组，多组微型LED堆栈在驱动集成电路晶圆，电连接相应的控制电路予以封装；封装后的驱动集成电路晶圆经激光切割为多个驱动IC，该驱动IC的控制电路电连接单组微型LED，成为3D封装堆栈构装的一个像素单元；以及，多个像素单元转移到单片显示基板的电子线路予以串连，合组为单片式发光装置，电连接多片显示基板的电子线路组成多片式发光装置。因此，本发明可制作具备驱动IC的像素单元，占用显示基板最小的表面积，提供极佳的填充率，具备透明区域最大化的优势，成为透明显示器的理想选择。

Description

具驱动IC的像素单元、包含该像素单元的发光装置及其制法
技术领域
本发明涉及显示器的技术领域，特别是指一种像素单元，本身具备一个驱动IC；一种发光装置包含所述的像素单元；以及，一种制作方法，生产该像素单元与发光装置的流程。
背景技术
已知的显示器包括，多个电路阵列(或称主动阵列)控制的发光元件或像素。所述的电路阵列包含一个或以上的晶体管，以驱动器操作关联的像素；以及，一个或以上的电容器用于显示器多次更新的像素偏压维持。
迄今，通过液晶系技术(即液晶显示面板，原文缩写LCD)和电浆系技术(即电浆显示面板)两种技术，让显示器拥有大尺寸与使用期限长的发光面板。然而，液晶显示面板存在功率效率与方向性等问题，电浆显示面板则有功率消耗和屏幕烙印等问题。
以有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，缩写为OLED)为基础开发出替代的技术，却没有得到令人满意的成果。甚至，该OLED的使用期限较短，造成显示器的闪烁问题，缩减频繁更换的装置(如智能手机)采用OLED制作显示器的意愿。
另外，所述的LCD、电浆显示面板与OLED等技术，采用薄膜沉积技术制造的控制电路称为薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，缩写为TFT)。譬如LCD通过连续沉积原料的薄膜形成5到9个通道区，电连接控制电路的晶体管、电容器、电气线路等组件。因此，根据TFT技术制造的控制电路成本非常昂贵。同时，TFT技术制作大尺寸主动阵列，需要大面积沉积薄膜的机器或设备，实质上增加制造的成本，成为少数的投资者能够经营高成本TFT技术的门坎。
发明内容
鉴于此，本案发明人提供一种制作方法，主要目的在于：采用制程、结构简化的流程，有别于LCD、电浆显示面板与OLED等技术，生产低成本、整合性高且量产率佳的发光装置。
根据上述方法制作的发光装置，主要目的之一在于：采取占用显示基板最小表面积的像素单元，提供极佳的填充率(Fill Ratio)，具备透明区域最大化的优势，成为透明显示器的理想选择，而且制作成本比TFT低廉，显示效果大致相同于LCD、电浆显示面板与OLED等技术。
根据上述方法制作的像素单元，主要目的之一在于：采用微型发光二极管(LightEmitting Diode，缩写为LED)直接堆栈在驱动IC的结构，具备电连接的距离最短，以表面黏着技术(Surface Mount Technology，缩写为SMT)将驱动IC附着在显示基板，只要用简易的串接线路就能操作每个微型LED发光，整合性比LCD、电浆显示面板与OLED来得优异。
源于上述目的的达成，本发明的发光装置制法，包括：一片驱动集成电路晶圆具备多个控制电路；通电发出红、绿与蓝三色光的三颗微型LED为一组，多组微型LED堆栈在驱动集成电路晶圆，电连接相应的控制电路予以封装；封装后的驱动集成电路晶圆经激光切割为多个驱动IC，该驱动IC的控制电路电连接单组微型LED，成为3D封装堆栈构装的一个像素单元；以及，多个像素单元转移到单片显示基板的电子线路予以串连，合组为单片式发光装置，电连接多片显示基板的电子线路组成多片式发光装置。
其中，所述的显示基板是可挠式透明基板、可挠式非透明基板、玻璃基板与印刷电路板(Printed Circuit Board，缩写PCB)之一。
本发明的像素单元，包括：一个驱动IC具备一个控制电路；通电发出红、绿与蓝三色光的三颗微型LED为一组，该组微型LED堆栈在驱动IC单面电连接控制电路；以及，一个树脂成形部是透明的，其粘着该组微型LED与驱动IC可视的表面。
其中，该控制电路包括：单线数据时钟恢复通信输入的一个第二脚位与输出的一个第五脚位；侦测且防止坏节点阻隔的一个第四脚位；一个脉宽调变器及数据锁；以及，一个恒定电流驱动器。或者，该控制电路的多个上层焊垫在驱动IC单面，该控制电路的多个下层焊垫在驱动IC另面，相应的上层焊垫与下层焊垫通过一个硅通孔保持电连接关系。
因此，本发明的像素单元选自下列实施例之一：
在第一实施例中，该微型LED底面的N极与P极，电连接驱动IC单面不同的上层焊垫，组成电的简单回路。
在第二实施例中，一条金属线一端电连接微型LED顶面的N极，另端电连接控制电路，该控制电路电连接微型LED底面的P极，同样能形成电的回路。
在第三实施例中，该微型LED顶面的N极电连接一个ITO透明导电膜，该ITO透明导电膜电连接一根微型金属柱，该微型金属柱经由控制电路电连接微型LED底面的P极，也会形成电的回路。
不同的是，第一实施例以树脂成形部封住微型LED；第二实施例以树脂成形部封住微型LED与金属线；第三实施例的树脂成形部粘着驱动IC与ITO透明导电膜，同时封住微型LED与微型金属柱。
本发明的发光装置，包括：多个像素单元，该像素单元有一组微型LED堆栈在一个驱动IC的单面，一个透明的树脂成形部粘着微型LED与驱动IC可视的表面，该组微型LED电连接驱动IC的一个控制电路，通电可发出红、绿与蓝三色光；以及，一片显示基板的一段电子线路，串连多个像素单元与一个模块连接器。其中，一个控制器电连接多个模块连接器，将多片显示基板连在一起。
从制作方法的角度来看，本发明采用简易的制程，生产结构简易的发光装置，不仅生产低成本，而且整合性高、量产率佳，较LCD、电浆显示面板与OLED等技术更加优异。
在结构方面，本发明的发光装置采取像素单元占用显示基板最小的表面积，提供极佳的填充率，具备透明区域最大化的优势，不仅制作成本比TFT低廉，而且显示效果大致相同LCD、电浆显示面板与OLED等技术，成为透明显示器的理想选择。
其次，本发明的像素单元用微型LED直接堆栈在驱动IC，具备电连接的距离最短，以SMT技术将驱动IC附着在显示基板，那么显示基板只要配制简单的串接线路，就能操作各个微型LED发光，故整合性比现有技术更加优异。
为使本发明的目的、特征和优点浅显易懂，兹举一个或以上较佳的实施例，配合所附的图式详细说明如下。
附图说明
图1绘制本发明制作发光装置的流程。
图2、图3显示晶圆形成微型LED的简化过程。
图4表现微型LED堆栈在驱动集成电路晶圆上面。
图5、图6依俯瞰与正视角度绘制本发明像素单元的第一实施例。
图7以功能区块显示驱动IC的控制电路。
图8表现单片式发光装置。
图9绘制多片式发光装置。
图10、图11依立体和正视角度观察本发明像素单元的第二实施例。
图12依正视角度显示本发明像素单元的第三实施例。
附图标记说明：10-步骤一；12-步骤二14-步骤三；16-步骤四；20-晶圆；21-第一脚位；22-微型LED；23-第二脚位；24-驱动集成电路晶圆；25-第三脚位；26-驱动IC；27-第四脚位；29-第五脚位；30、60、70-像素单元；31-上层焊垫；32-树脂成形部；33-下层焊垫；34、64、74-N极；36、66、76-P极；38-硅通孔；40-控制电路；42-脉宽调变器及数据锁；44-恒定电流驱动器；50-发光装置；52-显示基板；54-电子线路；56-模块连接器；58-控制器；62-金属线；72-ITO透明导电膜；78-微型金属柱。
具体实施方式
图1是流程图，执行步骤一10、步骤二12、步骤三14到步骤四16，能够制作本发明所称的一种发光装置。
其中，步骤一10是指：一片驱动集成电路晶圆具备多个控制电路。
步骤二12是指：通电发出红、绿与蓝三色光的三颗微型LED为一组，多组微型LED堆栈在驱动集成电路晶圆，电连接相应的控制电路予以封装。
步骤三14是指：封装后的驱动集成电路晶圆经激光切割为多个驱动IC，该驱动IC的控制电路电连接单组微型LED，成为3D封装堆栈构装的一个像素单元。
至于步骤四16：多个像素单元转移到单片显示基板的电子线路予以串连，合组为单片式发光装置，电连接多片显示基板的电子线路组成多片式发光装置。
具体而言，一片晶圆20(Wafer，见图2)激光切割多颗微型LED 22(见图3)。该微型LED 22的尺寸在100μm以下，厚度缩减至50μm以下的微型LED 22，有别于普遍LED尺寸从100μm到1000μm，厚度由100μm至500μm的范围。通电后，该微型LED 22发出红色的光。
根据红、绿与蓝(RGB)三原色原则，还需要通电发出绿光的一款微型LED 22，以及射出蓝光的另款微型LED 22，两款微型LED 22可重复第2、3图的流程生产制造出来。
从图4不难理解，所述的驱动集成电路晶圆24规划多个阵列的方块区域。每个方块区域放大至图6的比例，可以看到多个上层焊垫31(Bond Pad)在驱动集成电路晶圆24的单面(或称顶面)，多个下层焊垫33(Bond Pad)在驱动集成电路晶圆24的另面(或称底面)。
通过硅穿孔(Through Silicon Via，缩写为TSV)制程，形成穿透驱动集成电路晶圆24的多个硅通孔38，该硅通孔38让上层焊垫31与相应的下层焊垫33垂直互连，故上层焊垫31配合下层焊垫33成为控制电路的脚位，保持电连接关系。
在图4中，该微型LED 22与驱动集成电路晶圆24，采用一种3D封装堆栈构装技术予以封装。在本实施例，对覆晶(Flip Chip)式微型LED 22执行芯片尺寸构装(Chip ScalePackage，缩写为CSP)的封装，依序执行下列流程：
步骤二a1)：该驱动集成电路晶圆24接收微型LED 22的位置(见图6)，点上些许的导电银胶或锡膏；
步骤二a2)：多颗(RGB)微型LED 22巨量转移至驱动集成电路晶圆24的点胶(或点锡)位置；
步骤二a3)：通过烘烤固化的固晶作业，致使垂直式微型LED 22的两极(亦即N极34与P极36)焊接控制电路的上层焊垫31(见图6)；以及
步骤二a4)：进行树脂封胶(Resin Molding)的烘烤作业，使微型LED 22固定在驱动集成电路晶圆24的单面(或称顶面)。
图5、图6显示驱动集成电路晶圆封装后，历经激光切割为多个像素单元30，完成步骤三的作业。
具体而言，该像素单元30包括：一个驱动IC 26具备一个控制电路40(见图7)；RGB的三颗微型LED 22为一组，该组微型LED 22堆栈在驱动IC 26单面电连接控制电路40；以及，一个树脂成形部32是透明的，其粘着该组微型LED 22与驱动IC 26可视的表面。
其中，该微型LED 22底面两侧的N极34与P极36，电连接该驱动IC 26单面不同的上层焊垫31，组成电的简单回路。因此，该驱动IC 26的控制电路40(见图7)电连接一组微型LED 22，成为单个3D封装堆栈构装的像素单元30。
该微型LED 22直接堆栈在驱动IC 26，具备电连接的距离最短。而且，该控制电路40其余的上层焊垫31界定为一个第一脚位21、一个第二脚位23、一个第三脚位25、一个第四脚位27与一个第五脚位29，每个脚位经由硅通孔38电连接相应的下层焊垫33。
如图5、图7所示，该第二脚位23是输入端，该第五脚位29是输出端，构成单线数据时钟恢复通信，使每个驱动IC能够串连做显示数据通讯。该第四脚位27侦测任一驱动IC毁损，将毁损者排除回路外，防止坏节点的阻隔，直接越过并进入下一个驱动IC 26，使后续的运作能够顺利进行。
至于第一脚位21，则是驱动IC 26的接地部位。另外，该第三脚位25供应所需的电力。
该控制电路40还包括：一个脉宽调变器及数据锁42与一个恒定电流驱动器44，所述的恒定电流驱动器44电连接该组RGB微型LED 22，克服模拟调光的波长改变、亮度不均等缺点。
图8是平面图，表现多个像素单元30转移到一片显示基板52。以SMT技术将驱动IC附着在显示基板52，那么显示基板52只要配制简单的电子线路54，将全部的像素单元30串连在一起，电连接一个模块连接器56接通电力，就能成为一个发光装置50，完成步骤四的作业。所述的发光装置50是单片式，操作各个微型LED发光，具备优异的整合性。
图9也是平面图，显示一个控制器58电连接多个模块连接器56，将多片显示基板52连在一起，合组为多片式发光装置50，同样能完成步骤四的作业。
因为像素单元30占用显示基板52最小的表面积，提供极佳的填充率，具备透明区域最大化的优势，所以发光装置50成为透明显示器的理想选择。
此处所称的显示基板52，泛指可挠式透明基板、可挠式非透明基板、玻璃基板与PCB电路板之一。
图10、图11绘制像素单元60的第二实施例，制作流程不同于第一实施例：对垂直式微型LED 22进行芯片板(Chip On Board，缩写为COB)封装，依序执行下列流程：
步骤二b1)：该驱动集成电路晶圆接收微型LED的位置，点上些许的导电银胶或锡膏；
步骤二b2)：多颗(RGB)微型LED 22巨量转移至驱动集成电路晶圆的点胶(或点锡)位置；
步骤二b3)：通过烘烤固化的固晶作业，致使垂直式微型LED 22的P极66焊接控制电路的接点；
步骤二b4)：微型LED 22的N极64与控制电路的接点，点上些许的导电银胶或锡膏；
步骤二b5)：一条金属线62的一端焊接微型LED 22的N极64点胶(或点锡)位置，另端焊接控制电路接点的点胶(或点锡)位置；以及
步骤二b6)：进行树脂封胶(Resin Molding)的烘烤作业，使微型LED22固定在驱动集成电路晶圆的单面(或称顶面)。
激光切割封装后的驱动集成电路晶圆，取得像素单元60，完成步骤三的作业。
在结构方面，该像素单元60的差异处在于：该金属线62一端电连接微型LED 22顶面的N极64，另端电连接控制电路40(见图7)，该控制电路40电连接微型LED 22底面的P极66，同样会形成电的回路。
此刻，该树脂成形部32封住微型LED 22与金属线62。
图12是平面图，表现像素单元70的第三实施例，制作流程不同于第一实施例：对垂直式微型LED 22进行透明导电膜(譬如ITO)封装，依序执行下列流程：
步骤二c1)：该驱动集成电路晶圆接收微型LED 22的位置，点上些许的导电银胶或锡膏；
步骤二c2)：多颗(RGB)微型LED 22与多根微型金属柱78巨量转移至驱动集成电路晶圆的预定位置；
步骤二c3)：通过烘烤固化的固晶作业，致使垂直式微型LED 22的P极76焊接控制电路的接点，该微型金属柱78焊接控制电路的上层焊垫31而在微型LED 22的旁边；以及
步骤二c4)：一个ITO透明导电膜72附着树脂成形的表面，以共阴方式连接微型LED22的N极74和微型金属柱78。
激光切割封装后的驱动集成电路晶圆，取得像素单元70，完成步骤三的作业。
在结构方面，该像素单元70的差异处在于：该微型LED 22顶面的N极74电连接ITO透明导电膜72，该ITO透明导电膜72电连接微型金属柱78，该微型金属柱78在微型LED 22旁边，其经由控制电路40(见图7)电连接微型LED 22底面的P极76，也会形成电的回路。
另外，该ITO透明导电膜72附着树脂成形部32。该树脂成形部32粘着驱动IC26与ITO透明导电膜72，同时封住微型LED 22与微型金属柱78。

Claims (10)

1.一种发光装置的制法，其特征在于，包括：
一片驱动集成电路晶圆具备多个控制电路；
通电发出红、绿与蓝三色光的三颗微型LED为一组，多组微型LED堆栈在驱动集成电路晶圆，电连接相应的控制电路予以封装；
封装后的驱动集成电路晶圆经激光切割为多个驱动IC，该驱动IC的控制电路电连接单组微型LED，成为3D封装堆栈构装的一个像素单元；以及
多个像素单元转移到单片显示基板的电子线路予以串连，合组为单片式发光装置，电连接多片显示基板的电子线路组成多片式发光装置。
2.如权利要求1所述发光装置的制法，其特征在于，所述的显示基板是可挠式透明基板、可挠式非透明基板、玻璃基板与PCB电路板之一。
3.一种像素单元，其特征在于，包括：
一个驱动IC，具备一个控制电路；
通电发出红、绿与蓝三色光的三颗微型LED为一组微型LED，该组微型LED堆栈在驱动IC单面电连接控制电路；以及
一个树脂成形部，其为透明，其粘着该组微型LED与驱动IC可视的表面。
4.如权利要求3所述的像素单元，其特征在于，该控制电路包括：
单线数据时钟恢复通信输入的一个第二脚位与输出的一个第五脚位；
侦测且防止坏节点阻隔的一个第四脚位；
一个脉宽调变器及数据锁；以及
一个恒定电流驱动器。
5.如权利要求3所述的像素单元，其特征在于，该控制电路的多个上层焊垫在驱动IC单面，该控制电路的多个下层焊垫在驱动IC另面，相应的上层焊垫与下层焊垫通过一个硅通孔保持电连接关系。
6.如权利要求5所述的像素单元，其特征在于，该微型LED底面两侧是一个N极与一个P极，电连接该驱动IC单面的上层焊垫。
7.如权利要求5所述的像素单元，其特征在于，该微型LED底面的一个P极电连接控制电路，一条金属线的一端电连接控制电路，另一端电连接该微型LED顶面的一个N极。
8.如权利要求5所述的像素单元，其特征在于，该微型LED底面的一个P极电连接控制电路，顶面的一个N极电连接树脂成形部附着一个ITO透明导电膜，该ITO透明导电膜与控制电路接触微型LED旁边的一根微型金属柱，该微型金属柱被树脂成形部封住。
9.一种发光装置，其特征在于，包括：
多个像素单元，该像素单元有一组微型LED堆栈在一个驱动IC的单面，一个透明的树脂成形部粘着微型LED与驱动IC可视的表面，该组微型LED电连接驱动IC的一个控制电路，通电能够发出红、绿与蓝三色光；以及
一片显示基板的一段电子线路，串连多个像素单元与一个模块连接器。
10.如权利要求9所述的发光装置，其特征在于，一个控制器电连接多个模块连接器，将多片显示基板连在一起。
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