TW565920B - Light emitting element array module and printer head and micro-display using the same - Google Patents

Description

565920

五、發明說明（1) 【發明背景】 發明之領域 用此模組之 本發明係關於一種發光元件陣列模組與使 印表機頭及微顯示器。 相關技術之描述 發光二極體（light-emitting diode)陣列廣泛被使 用在印表機或複印機等機器之印表機頭中。典型的發光一 極體印表機頭包含發光二極體單元；光學元件，用以聚一 焦發光二極體所射出之光線；以及載持部，用以固定發光 二極體單元與光學元件。如圖1與2所示，習知發光二極體 單元包含印刷電路版（printed circuit board) 1 ;複數 發光二極體陣列晶片2，以末端相接的方式達成印表機頭 的所需的全長，其安裝在印刷電路版1的元件表面上；以 及複數驅動裝置3，亦排成一列並與複數發光二極體陣列 晶片2平行，而安裝在印刷電路版丨的該元件表面上。藉由 銲接線（bonding Wire ) 4將各驅動裝置3與各發光二極體 陣列晶片2電性連接，以及藉由銲接線β將驅動裝置3電性 連接到印刷電路版1上的導電圖案5。 在發光二極體陣列晶片2中，各別的發光二極體發光 區20非常小而且元件密度很高，例如，要達到6〇〇dpi的解 析度’則必需在晶片2上形成約5 0 0 0點的發光二極體發光 區20 °接著，必需從各發光二極體銲接墊2丨進行打線接合 製程。亦即’必需進行約5 〇 〇 〇次的打線接合製程，以形成 約5 0 0 0條銲接線4。在此情況下，由於打線的條數及密度

第6頁 565920

五、發明說明（2) ，尚，將導致製程上的難，因 製造成本增加等問題。 &成產叩良率降低以及 【發明概要】 組，idf題’本f月提供一種發光元件陣列模 第二面、i笛^板；一石夕基底’其至少具有一第一面、一 面传相斟於兮：面、一第四面、及一第五面，#中該第二 面係相對於該第一面並與該第三面具有一 二 :面係實質上平行該第一面並與該第三面具有二第二工 角、且該第五面與該第四面具有一第三夾角，且並； 一面係黏合於該基板上；一晶片，其 ^ 陣歹該第一主表面上形成有至少-發光元件 該第 列’其中該鲜㈣列係與該石夕基底之 動梦署 且6亥第一主表面係黏合於該基板上；一驅 矽2底=驅動該至少一發光元件陣列，其係黏合於該 ^的该第-面之一料、該第五面、及該第四面之一部 ::上’而將該晶片之該至少一銲墊陣列與該驅動裝置連 接。 依照本發明的發光元件陣列模組中，利用倒裝晶片 Chip)的概念進行接合，可以不需進行繁複的打 線瓜程’目而可以節省製造成本。此外，本發明的發光元 :陣=組”光位置上方無其它元件存在，J此 王不會又到阻礙或干擾。因此，依照本發明的發光元

565920 五、發明說明（3) 列模組同時具有製造成本低及發光品質佳的優點。 【較佳實施例之詳細說明】 以下將參考附圖詳細說明本發明之較佳實施例，其中 相同的元件係以相同的參考號數表示。 茲參考圖3 ’其顧示依據本發明之一較佳實施例的發 光元件陣列模組之橫剖面示意圖。如圖3所示，發光元件 陣列模組1 00包含基板（board ) 2 00、矽基底（s i 1 i cori base ) 30 0、晶片4 0 0、驅動裝置5 0 0、以及複數金屬線 6 0 0。石夕基底3 00至少具有平面301、平面3〇2、平面303、 平面304、及平面3 05，其中平面302係相對於平面3〇1並與 平面303具有夾角，而平面304係實質上平行平面3〇1並 與平面303具有夾角02，且平面305與平面304具有夾角0 3。矽基底30 0係以平面3 02黏合於基板2〇〇上。晶片4〇〇具 有平面401及平面402，且於平面401上形成有發光元件陣 列（light emitting array ) 40 3 及銲墊（pad) P車列 404。其中，銲墊陣列404係與矽基底300之平面304連接。 晶片4 0 0係以平面4 0 2黏合於基板2 0 0上。驅動裝置5 〇 〇係黏 合於矽基底3 0 0的平面3 0 1上，用以驅動發光元件陣列 4〇1。複數金屬線600分別形成在矽基底3〇〇的平面3〇1之一 部分、平面305、及平面304之一部分上，而將晶片4〇〇之 銲墊陣列404與驅動裝置500連接。 更詳言之，基板2 0 0的一表面係塗佈有黏著劑2 〇 1，較 佳為具有良好之導熱性的銀膠（si lver paste )，俾能不

第8頁 565920

僅固定矽基底30 0及晶片400、更能使來自矽基底3〇〇及晶 片400的熱量經由黏著劑2〇1而迅速地傳遞至具有散熱M (heat sink )功能的基板2〇〇，藉以避免發光元件陣 組100的整體溫度過高。 、 石夕基底3 00係較佳由（1〇〇 )矽所構成。在此情況下， 夾角（9 1大於90度、及夾角Θ3小於90度，此外，夾角0】 與夾角（93的和為180度。具體而言，依據本實施例之發光 元件陣列模組100的夾角03較佳為54· 7度。熟習本項技蔹 者當可清楚理解上述之夾角0 1至Θ 3可藉由對（1 〇 〇 )石夕κ 所構成之矽基底30 0進行非等向性蝕刻處理而形成。 晶片400之發先元件陣列403較佳具有複數發光二極 體’及銲墊陣列4 0 4為此複數發光二極體的外部端子。在 此情況下，使銲墊陣列4 0 4經由形成在矽基底3 〇 〇之平面 301之一部分、平面305、及平面304之一部分上的複數金 屬線6 0 0而連接至驅動裝置5 0 0，俾能控制發光元件陣列 403。 藉由本實施例之發光元件陣列模組1 〇 〇，即使具有約 50 0 0點的發光二極體，但由於不需藉由打線接合製程即可 一次地使具有眾多之發光二極體的發光元件陣列4 〇 3與驅 動裝置50 0連接，故將大幅地簡化製程，因而提高產品良 率及降低製造成本。 此外，由於可依據晶片400的厚度而預先調整平面3〇2 與平面304之間的垂直距離，故平面302與平面402將實質 位在同一水平面上，俾使矽基底300與晶片400牢固地固定

565920

在基板20 0上方，並進一步確保晶片4〇〇與驅動裝置5〇〇之 間的連接。又，亦可以藉由調整基板2〇〇之表面不同區域 上所塗佈之黏著劑2〇1的厚度，達成固定矽基底3〇〇與晶一片 40 0以及確保晶片4 00與驅動裝置500之間連接的目的。 以下將說明依據本發明之實施例的發光元件陣列模組 1 0 0應用於印表機頭中。如圖4所示，本發明之發光元件陣 列模組100可作為印表機光學機構7〇()中的一光源，搭配一 光學元件（optical element ) 701，將發光元件陣列模組 1〇〇之發光元件陣列403所發射的光予以聚焦，並投射在影 像磁鼓（image drum) 702上。其中，此光學元件7〇1較& 為一桿狀透鏡陣列（r〇d lens array)。 此外’本發明之發光元件陣列模組丨〇 〇可用於微顯示 器（micro-display )_中。如圖5所示，將R、G、β三種 不同波長之複數個本發明之發光元件陣列模組丨〇〇組合形 成一「矩陣」（matrix)，作為一顯示屏幕。藉由將影 訊號傳送至各發光元件陣列模組1〇〇而顯示所需之影像。 以上所述者，僅為了用於方便說明本發明之較佳實 例，而並非將本發明狹義地限制於該較佳實施例。凡依 發明所做的任何變更，皆屬本發明申請專利之範圍。 圖3中僅顯示依照本發明之發光元件陣列4〇3係形成在 = 30 0的一側處。然而’本發明之發光 :形成在石夕基底30 0的其它三侧上。例如，如圖6所示，： :發光元件陣列40 3對稱的位置上形成另一發光 403 ’則將會產生解析度加倍之效果。 565920 圖式簡單說明 ---- 圖1係顯示習用發光二極體單元的示意平面圖 圖2係顯示習用發光二極體單元的橫剖面示意圖 圖3係顯示依據本發明一實施例之發光元件随α上 f ,干夕根炎 的橫剖面示意圖。 、 圖4係顯示依據本發明實施例之發光元件陣列模組的 一應用的示意圖。 圖5係顯示依據本發明實施例之發光元件陣列模組的 另一應用的示意圖。 圖6係顯示依據本發明另一實施例之發光元件陣列模 組的橫剖面示意圖。 【符號說明】 1 印刷電路版 2 發光二極體陣列晶片 3 驅動裝置 4 銲接線 5 導電圖案 6 銲接線 20 發光二極體發光區 21 發光二極體銲接塾 10 0 發光元件陣列模組 2 0 0 基板 201 黏著劑 300 矽基底

565920 圖式簡單說明 301 平面 302 平面 303 平面 304 平面 305 平面 400 晶片 401 發光元件陣列 401 平面 402 平面 403 發光元件陣列 40 3, 發光元件陣列 404 銲墊陣列 500 驅動裝置 60 0 金屬線 700 印表機光學機構 701 光學元件 702 影像磁鼓 800 微顯示器

第12頁

Claims (1)

1. 565920 六、申請專利範圍 1 · 一種發光元件陣列模組，包含： 一基板（boar d ); 一石夕基底（silicon base)，其至少具有一第一面、 一第二面、一第三面、一第四面、及一第五面，其中該第 二面係相對於該第一面並與該第三面具有一第一夾角、該 第四面係實質上平行該第一面並與該第三面具有一第二夾 角、且該第五面與該第四面具有一第三夾角，且其中該第 二面係黏合於該基板上； 一晶片，其具有一第一主表面及一第二主表面，於該 第一主表面上形成有至少一發光元件陣列（1 ight emitting array)及一銲墊（pad)陣列，其中該銲墊陣 列係與該矽基底之該第四面連接、且該第二主表面係黏合 於該基板上； 一驅動裝置，用以驅動該至少一發光元件陣列，其係 黏合於該矽基底的該第一面上；以及 複數金屬線，分別形成在該矽基底的該第一面之一部 为、5亥第五面、及該第四面之一部分上，而將該晶片之該 銲墊陣列與該驅動裝置連接。 ^ 其中該至 其中該第 其中該第 2 ·依申請專利範圍第1項之發光元件陣列模組 少一發光元件陣列包含複數發光二極體。 3·依申請專利範圍第丨項之發光元件陣列模組 一夾角大於90度，且該第三夾角小於9〇度'/ 4·依申請專利範圍第3項之發光元件陣列模組 一夾角與該第三夾角的和為180度。 、、

   第13頁 565920 六、申請專利範圍 5·依申請專 三夾角為54 6 ·依申請專 基底係由（ 7·依申請專 基底與該晶 板上。 8. —種印表 一發光 板；一;ε夕基 面、一第四 一面並與該 行該第一面 該第四面具 板上；一晶 該第一主表 列’其中該 第一主表面 至少一發光 上，以及複 一部分、該 之該銲墊陣 一光學 光元件陣列 利範圍第4項之發光元件陣列模組， • 7度。 丹甲该第 利範圍第1項之發光元件陣列模組， 100 )矽所構成。 再中該石夕 利範圍第1項之發光元件陣列模組， 片係藉由銀膠（silver paste)而魟人人 彡而黏合於該基 機頭，包含： 元件陣列模組，作為一光源，其包含：一 底，其至少具有一第一面、一第二面、一 面、及一第五面，其中該第二面#一 第一面，、有一第一夾角、該第四面係實質上 ^與該第三面具有一第二爽角、且該第五面血 有一第二夾角，且其十該第二面係黏合於該基 片，其具有一第一主表面及一第二主表面於 面上形成有至少一發光元件陣列及一銲墊陣、 銲墊陣列係與該矽基底之該第四面連接、且該 仏黏合於該基板上；一驅動裝置，用以驅動該 元件陣列，其係黏合於該矽基底的該第一面 數金屬線，分別形成在該矽基底的該第一面之 第五面、及該第四面之一部分上，而將該晶片 列與該驅動裝置連接；以及 元件（opt i ca I e I ement )，用以聚焦由該發 模組之該至少一發光元件陣列所發射的光。

   565920 六、申請專利範圍 9二ΪΠ專利範圍第8項之印表機頭，其中該光學元件係 才干狀透鏡陣列（r〇d lens array)。 其中該第一夾角大 ’其中該第一夾角 ，其中該第三夾角 其中該碎基底係由 其中該矽基底與該 包含複數發光元件 I 〇 ·依申請專利範圍第8項之印表機頭 於90度’且韓第三夾角小於9〇度。 II ·依申請專利範圍第1 〇項之印表機頭 與該第三夾角的和為18〇度。 12·依申請專利範圍第u項之印表機頭 為54. 7度。 1 3·依申請專利範圍第8項之印表機 (1〇〇)碎所構成。 1 4·依申請專利範圍第8項之印表機頭 晶片係藉由銀膠而黏合於該基板上。 1 5 · —種微顯示器（m i C r 〇 一 d i S p 1 a y ) 陣列模組，各發光元件陣列模組包含： 一基板； 一矽基底，其至少具有一第一面、一 面、一第四面、及一第五面，其中該第二二、一第三 一面並與該第三面具有一第一夾角、 目對於該第 仃該第-面並與該第三面具有一第二：質上平 該第四面具有一第三夾角，且其中該 =第五面與 板上； 第—面係黏合於該基 一晶片，其具有一第一主表面及—二 第一主表面上形成有至少一發光元件陣面，於該 列，其中該銲墊陣列係與該晶片之該第四面=一銲墊陣 钱、且該第

   第15頁 565920

   六、申請專利範圍 一主表面係黏合於該基板上； 一驅動裝置，用以驅動該至少一發光元件陣列，該驅 動裝置係黏合於該矽基底的該第一面上；以及 w 複數金屬線，分別形成在該矽基底的該第一面之一部 分、該第五面、及該第四面之一部分上，而將該晶片之^ 銲墊陣列與該驅動裝置連接，其中 9 ^ 該複數發光元件陣列模組係作為一顯示幕，藉由將影 像訊號傳送至各發光元件而顯示所需之影像。 16.依申請專利範圍第15項之微顯示器，其中該第一夾角 大於90度，且該第三夾角小於9〇度。 17·依申請專利範圍第16項之微顯示器，其中該第一夾角 與該第三夾角的和為1 8 0度。 18·依申請專利範圍第17項之微顯示器，其中該第三 為54. 7度。 19·依申請專利範圍第15項之微顯示器，其中該矽基底係 由（1 〇 〇 )矽所構成。 20·依'請專利範圍第15項之微顯示器，其中該矽基底與 該晶片係藉由銀膠而黏合於該基板上。

   第16頁