CN212783455U - 发光元件阵列结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发光元件阵列结构，其包括基板、图案化绝缘膜层以及多个发光元件。所述基板的上表面具有图案化线路层。所述图案化绝缘膜层设置于所述基板上并覆盖所述上表面与所述图案化线路层。所述图案化绝缘膜层包括呈阵列配置的多个开口，以暴露部分所述图案化线路层，其中所述图案化绝缘膜层的顶表面的粗糙度介于0.2微米至6微米之间。所述多个发光元件以阵列形式设置于所述图案化绝缘膜层上，且所述多个发光元件通过所述多个开口而与所述图案化线路层电连接，其中所述多个发光元件中的每一个的尺寸小于或等于200微米。本实用新型提供的发光元件阵列结构，其阻焊层的平坦度较佳，且发光元件与基板之间的接合良率较高。

Description

发光元件阵列结构

技术领域

本实用新型涉及一种发光元件阵列结构。

背景技术

传统的发光二极管多用于液晶显示装置的背光源或是直接做为发光像素点使用，然而后者由于分辨率不足的因素，多用于大型的广告灯板，较少应用于消费性电子产品。

近年来开始发展一种新的显示技术-次毫米发光二极管(Mini LED)以及微发光二极管(Micro LED)，主要是将LED进行微小化、薄膜化、以及阵列化，其尺寸大小为微米级。上述呈阵列配置的发光元件阵列应用到显示技术上，要如何将大量的发光元件呈阵列地与基板紧密接合变得十分重要。然而，目前公知的形成阻焊层的工艺中，通常是通过滚轮涂布法及网版印刷法等方法来形成阻焊层于基板上。上述的方法所形成的阻焊层的表面平坦度不足。此外，此平坦度不佳的阻焊层会影响其厚度均匀性以及发光元件与焊垫接合的强度与电性表现。

实用新型内容

本实用新型提供一种发光元件阵列结构，其阻焊层的平坦度较佳，且发光元件与基板之间的接合良率较高。

本实用新型的一种发光元件阵列结构包括基板、图案化绝缘膜层以及多个发光元件。所述基板的上表面具有图案化线路层。所述图案化绝缘膜层设置于所述基板上并覆盖所述上表面与所述图案化线路层。所述图案化绝缘膜层包括呈阵列配置的多个开口，以暴露部分所述图案化线路层，其中所述图案化绝缘膜层的顶表面的粗糙度介于0.2微米至6微米之间。所述多个发光元件以阵列形式设置于所述图案化绝缘膜层上，且所述多个发光元件通过所述多个开口而与所述图案化线路层电连接，其中所述多个发光元件中的每一个的尺寸小于或等于200微米。

在本实用新型的一实施例中，所述多个发光元件中的每一个包括次毫米发光二极管或微发光二极管。

在本实用新型的一实施例中，所述多个发光元件分别组成多个三原色发光元件组，所述各个三原色发光元件组中的发光元件的发光色各不相同。

在本实用新型的一实施例中，所述图案化线路层包括呈阵列配置的多个接垫，分别对应所述多个开口，所述多个发光元件通过所述多个开口而与所述多个接垫电连接。

在本实用新型的一实施例中，所述多个接垫彼此结构隔离。

基于上述，由于本实用新型的发光元件阵列结构的制作方法是先于介电层上形成绝缘膜层后，再进行热压合工艺以使绝缘膜层的表面达到平坦化的效果。因此，本实用新型可达成绝缘膜层的表面平坦化以及绝缘膜层表面至介电层表面之间的厚度均匀性，因而可提升后续发光元件的接合良率。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

包含附图以便进一步理解本实用新型，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本实用新型的实施例，并与描述一起用于解释本实用新型的原理。

图1至图6为本实用新型实施例的一种发光元件阵列结构的制作方法的部分流程剖面示意图；

图7至图9为对图6的经平坦化的绝缘膜层进行图案化工艺的流程剖面示意图；

图10至图11为对图6的经平坦化的绝缘膜层进行图案化工艺的另一流程剖面示意图；

图12为本实用新型实施例的一种图案化绝缘膜层的局部上视示意图；

图13为本实用新型实施例的一种发光元件阵列结构的局部剖面示意图；

图14为本实用新型实施例的一种发光元件阵列结构的局部上视示意图。

附图标记说明：

100：发光元件阵列结构；

110：基板；

112：介电层；

114：图案化线路层、接垫；

116：导通孔；

130、130’：绝缘膜层；

132：图案化绝缘膜层；

134：开口；

140：离形膜；

142：图案化离形膜；

150：发光元件；

160：焊料；

170：图案化线路层；

200：压合平台；

300：金属平板；

S1：上表面。

具体实施方式

现将详细地参考本实用新型的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1至图6为本实用新型实施例的一种发光元件阵列结构的制作方法的部分流程剖面示意图。

请先参考图1，在本实施例中，发光元件阵列结构的制作方法包括下列步骤。首先，提供基板110。基板110可包括介电层112与图案化线路层114，其中介电层112具有上表面S1，而图案化线路层114位于介电层112的上表面S1上。基板110可为硬质基板也可为柔性基板，也就是说，介电层112的材料可为硬质材料也可为柔性材料。在某些实施例中，基板110可包括BT (Bismaleimide Triazine)树脂基板、FR4玻纤板、聚亚酰胺(Polyimide，PI) 基板或其类似物。在本实施例中，基板110的结构可以仅具有如图1所示的图案化线路层114，或是具有多层图案化线路层。也就是说，基板110可以是单层线路板(single side circuitboard)、双面线路板(double side circuit board) 或多层线路板(multi－layercircuit board)。在本实施例中，图1仅以基板110 具有单层图案化线路层114进行说明。在其他实施例中，基板110亦可为双面线路板，而介电层112的上表面S1上的图案化线路层114可通过导电连接结构来电性连接至介电层112的另一表面的线路层，其中导电连接结构例如是一种导电盲孔结构(conductive blind via structure)或是导电通孔结构(conductive through hole structure)。

请参考图2，接着，形成绝缘膜层130于基板110上，其中绝缘膜层130 覆盖介电层112的上表面S1与图案化线路层114。在本实施例中，形成绝缘膜层130于基板110上的方法包括滚轮涂布法、旋转涂布法、淋幕涂布法、喷涂法、喷墨法或网版印刷法等湿膜型涂覆方式。在本实施例中，绝缘膜层 130例如是阻焊层。值得一提的是，本实用新型并不限定绝缘膜层130的形态，虽然此处所提及的绝缘膜层130具体化为阻焊层，但于其他实施例中，绝缘膜层130亦可为其他绝缘层或保护层等形态，仍属于本实用新型可采用的技术方案，不脱离本实用新型所欲保护的范围。

此外，由于本实施例是以湿膜型涂覆方法于基板110上形成绝缘膜层130，因此在基板110上形成绝缘膜层130之后，还包括进行预烘烤工艺。绝缘膜层130可通过预烘烤工艺来烘干其具挥发性的溶剂，使绝缘膜层130凝化，进而有助于后续工艺。须说明的是，这里所谓的凝化指的是使绝缘膜层130 的硬度高于初始的湿膜的硬度，但又仍维持部分的可塑性的状态。

请参考图3，接着，提供离形膜140于绝缘膜层130上。在本实施例中，离形膜140的功用主要是保护绝缘膜层130的表面，可避免后续进行热压合工艺时，压合平台200或金属平板300(请参考图4及图5)的表面直接压合于绝缘膜层130的表面上，或可避免于进行热压合工艺时，发生部分绝缘膜层 130黏附于压合平台200或金属平板300的表面上，而造成压合平台200或金属平板300的表面污染。此外，离形膜140可依需求而选择其表面为反射面(亮面)或非反射面(雾面)。举例而言，在本实施例中，离形膜140的材质包括橡胶、聚酯树脂或聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)，且离形膜140的厚度约为20微米(μm)。

请参考图4，接着，可进行热压合工艺，以压合离形膜140，以使离形膜 140与绝缘膜层130彼此密合，并使其表面平坦化。在本实施例中，热压合工艺中对离形膜140与绝缘膜层130所施加的压合压力大体上介于5公斤/平方厘米至15公斤/平方厘米之间。

进一步而言，本实施例的热压合工艺可包括第一热压合工艺以及第二热压合工艺。第一热压合工艺的主要目的是使离形膜140密合至绝缘膜层130 的表面上。在本实施例中，第一热压合工艺是通过真空压膜机的压合平台M 来进行。首先，可对位在离形膜140与绝缘膜层130之间的空间抽真空，使空间的真空度为150帕以下，接着，再通过真空压膜机的压合平台200来压合离形膜140，其中第一热压合工艺的温度大体上介于50℃至90℃之间，所施加的压合压力大体上介于5公斤/平方厘米至15公斤/平方厘米之间，且压合时间介于10秒至40秒之间。

在本实施例中，进行第一热压合工艺所使用的压合平台200的表面材质可为非金属性的树脂材料，包括橡胶、合成树脂或弹性塑料材料。特别是，在本实施例中，非金属性的树脂材料的铅笔硬度(pencil hardness，又称涂膜硬度铅笔测定法)规格在大体上介于HB至9H之间，或JIS硬度范围在大体上介于10至1000之间。

在本实施例中，由于离形膜140是通过第一热压合工艺而密合至膜层130，因此在离形膜140密合于绝缘膜层130上的同时，绝缘膜层130的表面也因第一热压合工艺而趋于平坦化。换言之，本实施例可通过第一热压合工艺而使绝缘膜层130的表面较为平坦，达到初步的平坦化。

请同时参考图5，接着，提供金属平板300于离形膜140的上方，以进行第二热压合工艺，在本实施例中，第二热压合工艺是以金属平板300压合离形膜140，其中，金属平板300可例如为钢板。在此必须说明的是，在本实施例中，金属平板300为钢板，但在其他未绘示的实施例中，亦可以提供非钢材的金属板以进行第二热压合工艺，在此仅以金属平板300为钢板作为例示说明，并不限定本实用新型范围。

举例而言，在本实施例中，第二热压合工艺亦可通过真空压膜机来进行。首先，对位在金属平板300与离形膜140之间的空间抽真空，使空间的真空度为150帕以下，接着，通过真空压膜机来将金属平板300压合至离形膜140 的表面上，以使离形膜140的表面平坦化，其中第二热压合工艺的温度介于 70℃至100℃之间，且金属平板300所施加的压合压力介于5公斤/平方厘米至15公斤/平方厘米之间。所述第二热压合工艺的压合时间大体上介于10秒至40秒之间。

详细而言，第二热压合工艺是将金属平板300压合至离形膜140的表面上，而在金属平板300压合于离形膜140上的同时，离形膜140的表面也因第二热压合工艺而更为平坦化。此外，金属平板300所施与的正向压力，除了能使离形膜140的表面更为平坦化之外，还能使位于离形膜140底下的绝缘膜层130平坦化，因而可获得经平坦化的绝缘膜层130’。在本实施例中，经平坦化的绝缘膜层130’的最大粗糙度约为0.2微米(μm)至6微米，相较于公知技术而言，本实施例的绝缘膜层平坦化的方法，其获得的绝缘膜层130 粗糙度较小，也就是本实施例所获得的绝缘膜层130的平坦度较佳。

值得一提的是，本实施例所提及的绝缘膜层130平坦度是根据大范围量测绝缘膜层130粗糙度的结果。测量绝缘膜层130的步骤，首先，于基板110 的绝缘膜层130上取一面积。接着，通过非接触三维粗糙度测定装置扫描长、宽皆小于4厘米(mm)的距离。之后，将所得到的数据的最大值减最小值，即可得到绝缘膜层130的最大粗糙度。

此外，本实施例的基板110在经过第二热压合工艺后，基板110上的绝缘膜层130的表面至介电层112的上表面S1之间的厚度均匀性较佳，也就是说，绝缘膜层130的表面至介电层112的上表面S1之间的间距(gap)是相同。至此，已通过绝缘膜层平坦化的方法达成绝缘膜层130表面平坦化的效果。

简单来说，本实施例通过第一次热压合工艺来使离形膜140密合于绝缘膜层130的表面，进而使绝缘膜层130的表面趋于平坦，之后，再通过第二次热压合工艺来使金属平板300压合至离形膜140的表面，进而使离形膜140 以及离形膜140底下的绝缘膜层130平坦化。相较于在线路板上涂布两次防焊层以使防焊层的表面平坦化的常规手段而言，本实施例可达成绝缘膜层130 表面平坦化以及绝缘膜层130的表面至介电层112的上表面S1之间的厚度均匀性，因而可提升后续填锡膏的步骤中落锡量的均匀度，进而提升后续元件接合的良率。

在进行完第二热压合工艺之后，可对经平坦化的绝缘膜层130’进行图案化工艺，以形成如图9所示的图案化绝缘膜层132，其中所述图案化绝缘膜层132包括呈阵列配置的多个开口134，以暴露部分所述图案化线路层114。以下将对此图案化工艺做举例说明。

图7至图9为对图6的经平坦化的绝缘膜层进行图案化工艺的一种实施例的流程剖面示意图。请参考图7，在某些实施例中，可对离形膜140进行光刻工艺，其可包括曝光工艺与显影工艺，以形成如图7所示的图案化离形膜142。接着，以图案化离形膜142作为图案化(蚀刻)罩幕，并对暴露于图案化离形膜142之外的绝缘膜层130’进行碱性蚀刻而形成如图8所示的图案化膜层132。请参考图9，之后，移除图案化离形膜142，以暴露出图案化膜层132。在本实施例中，移除图案化离形膜142的方式包括掀离工艺。至此，图案化绝缘膜层132的制作可大致完成。

在此必须说明的是，在本实施例中，离形膜140可视为光刻胶，因此可通过曝光及显影的过程来形成图案化离形膜142，之后，以图案化离形膜142 为蚀刻罩幕，而形成图案化膜层132。

图10至图11为对图6的经平坦化的绝缘膜层进行图案化工艺的另一流程剖面示意图。在此必须说明的是，本实施例的发光元件阵列结构的制作方法与图7至图9的发光元件阵列结构的制作方法相似，因此，本实施例沿用前述实施例的组件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的组件，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，本实施例不再重复赘述。请参照图10以及图11，以下将针对本实施例的图案化工艺与图7至图9的图案化工艺的差异做说明。

在本实施例中，离形膜140可视为保护层，于第二热压合工艺后即可移除。举例而言，请同时参考图6以及图10，首先，于第二热压合工艺后掀离离形膜140，接着，请参考图11，进行图案化工艺，在本实施例中，图案化工艺可为光刻工艺，其可包括曝光工艺与显影工艺，如此，可直接对绝缘膜层130进行图案化，以形成如图11所示的图案化膜层132。之后，可进行热气式烘烤工艺，以固化图案化膜层132，其中，热气式烘烤工艺所使用的气体包括空气或高纯度氮气。当然，于其他实施例中，亦可以通过照射紫外光，来固化图案化膜层132。至此，图案化绝缘膜层132的制作可大致完成。

图12为本实用新型实施例的一种图案化绝缘膜层的局部上视示意图。请参照图9、图11及图12，依上述的制作方法所制作出的图案化绝缘膜层132 可包括如图12所示的呈阵列配置的多个开口134，以暴露部分的图案化线路层114，并且，图案化绝缘膜层132的顶表面的粗糙度介于0.2微米至6微米之间。也就是图案化绝缘膜层132具有粗糙度极低，且平坦度极高的顶表面。

图13为本实用新型实施例的一种发光元件阵列结构的局部剖面示意图。图14为本实用新型实施例的一种发光元件阵列结构的局部上视示意图。请同时参照图13及图14，接着，形成多个焊料160于图案化绝缘膜层132的开口134内，在本实施例中，形成上述焊料160的方式可包括钢板印刷，并以刮刀涂布及刮除多余的锡膏。因此，由于本实施例的图案化绝缘膜层132具有较高的平坦度，因而可使锡膏涂布的落锡量平均，且锡膏的表面平整。接着，以阵列形式设置多个发光元件150于图案化绝缘膜层132上，在本实施例中，图案化线路层114可包括呈阵列配置的多个接垫114，其分别对应所述多个开口134，如此，发光元件150分别通过开口134而与接垫114电连接。进一步而言，发光元件150可通过开口134内的焊料160而与图案化线路层114接合。在本实施例中，发光元件150的尺寸小于或等于200微米。在本实施例中，发光元件150是经由倒装芯片(flip chip)接合的方式通过多个焊料而与图案化线路层114接合。至此，发光元件阵列结构100的制作可大致完成。

如此，本实施例发光元件阵列结构100及其制作方法可达成绝缘膜层130 表面平坦化以及绝缘膜层130的表面至介电层112的上表面S1之间的厚度均匀性，因而可提升后续填锡膏的步骤中落锡量的均匀度，进而提升光元件阵列结构100的发光元件150接合的良率。

一般而言，次毫米发光二极管(mini LED)意指其尺寸约在100微米 (micrometer,μm)至200微米左右的发光二极管，微发光二极管(micro LED) 意指尺寸约小于或等于100微米的发光二极管。也就是说，本实施例的发光元件150可为次毫米发光二极管或微发光二极管。在发光元件150为微发光二极管的实施例中，上述多个发光元件150可分别组成多个三原色发光元件组。举例来说，每三个发光色各不相同的发光元件150可组成一个三原色发光元件组。进一步而言，三原色发光元件组中的三个发光元件150的发光色各不相同，其发光色分别为光的三原色(RGB)，且彼此相邻地设置于图案化线路层114上，以共同组成显示器中的一个像素。举例而言，三原色发光元件组可包括可具有红色系发光色的第一发光元件、具有绿色系发光色的第二发光元件以及具有蓝色系发光色的第三发光元件，当然，本实施例并不以此为限。

在一些实施例中，当发光元件为微发光二极管时，三原色发光元件组可视为发光元件阵列中的一个像素，形成微型化发光二极管阵列，此外，由于微发光二极管的尺寸较传统的发光二极管小很多，因而可阵列化设置以实现每个像素单独寻址，单独驱动发光(自发光)，并且，显示装置的图像分辨率可依发光元件的设置数量和密度来自由调整，本实施例并不以此为限。在其他实施例中，发光元件150亦可例如为次毫米发光二极管，且发光元件150 发光色可相同，并以阵列的形式配置于图案化绝缘膜层132上，以作为例如直下式背光源之用。在本实施例中，发光元件150可皆具有白色系发光色。

在本实施例中，介电层112包括多个导通孔116，其连通介电层112的上表面与下表面，导通孔116可通过激光钻孔的方式而形成，以形成孔径较小的导通孔116尺寸，进而缩小导通孔116的间距，因而可符合细间距(fine pitch)上的要求，当然，本实施例并不以此为限。

在本实施例中，发光元件阵列结构100还可包括图案化线路层170，其电连接多个导通孔116，且接垫114在介电层112的上表面S1上彼此结构隔离(physically isolated)，也就是说，在上表面S1上，接垫114之间并未有其他线路连接，而是以孤岛(island)的形式配置于上表面S1上，导通孔116 连接多个接垫114。具体而言，接垫114之间可通过导通孔116导通至下表面并经由图案化线路层170进行电性连接。在这样的结构配置下，在介电层112的上表面S1上，除了接垫114以外可不具有任何其他线路，所有的线路皆设置于介电层112的下表面并通过导通孔116与接垫114形成电性连接，因此，上表面S1省去了布线空间，可进一步缩短接垫114之间的间距，提高接垫114的设置密度，进而可提升设置于接垫114上的发光元件150的设置密度。

综上所述，由于本实用新型的发光元件阵列结构的制作方法是先于介电层上形成绝缘膜层后，再进行热压合工艺以使绝缘膜层的表面达到平坦化的效果。因此，本实用新型可达成绝缘膜层的表面平坦化以及绝缘膜层表面至介电层表面之间的厚度均匀性，因而可提升后升后续发光元件的接合良率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种发光元件阵列结构，其特征在于，包括：

基板，包括介电层、第一图案化线路层、第二图案化线路层及多个导通孔，其中所述基板的所述介电层具有上表面及相对于所述上表面的下表面，所述第一图案化线路层位于所述介电层的所述上表面上，所述第二图案化线路层位于所述介电层的所述下表面上，所述多个导通孔贯穿所述介电层以电连接所述第一图案化线路层及所述第二图案化线路层；

图案化绝缘膜层，设置于所述基板上并覆盖所述上表面与所述第一图案化线路层，所述图案化绝缘膜层包括呈阵列配置的多个开口，以暴露部分所述第一图案化线路层，其中所述图案化绝缘膜层的顶表面的粗糙度介于0.2微米至6微米之间；以及

多个发光元件以阵列形式设置于所述图案化绝缘膜层上，且所述多个发光元件通过所述多个开口而与所述第一图案化线路层电连接，其中所述多个发光元件中的每一个的尺寸小于或等于200微米。

2.根据权利要求1所述的发光元件阵列结构，其特征在于，所述多个发光元件中的每一个包括次毫米发光二极管或微发光二极管。

3.根据权利要求1所述的发光元件阵列结构，其特征在于，所述多个发光元件分别组成多个三原色发光元件组，各个所述多个三原色发光元件组中的所述多个发光元件的发光色各不相同。

4.根据权利要求1所述的发光元件阵列结构，其特征在于，所述第一图案化线路层包括呈阵列配置的多个接垫，分别对应所述多个开口，所述多个发光元件通过所述多个开口而与所述多个接垫电连接。

5.根据权利要求4所述的发光元件阵列结构，其特征在于，所述多个接垫彼此结构隔离。

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