TWI384611B - 發光模組以及其形成方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於發光模組(light emitting module)。更特定言之，本發明是有關於包括基板之發光模組，所述基板包括多色發光二極體(multi-colored light emitting diode)。
近年來，液晶顯示器(liquid crystal display)逐漸取代傳統陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)而應用在電腦螢幕以及電視中。液晶顯示器包括作為光閥(light valve)的玻璃單元(glass cell)以及作為光源的背光模組(back light module)。背光模組通常包含冷陰極螢光燈(cold cathode fluorescent lamp)以及導光器(light director)。在背光模組發出光後，為了使光能受控於液晶單元中排列的液晶，會先對光進行偏光。因此，在透射型液晶顯示器中，為了控制光的發射，第一偏光器(polarizer)可附接在玻璃單元之後側上，且第二偏光器附接在玻璃單元之前側上。在光通過第一偏光器之後，至少有一半的光能會被阻擋而無法用於顯示。因此，已發展多種其他顯示技術來減少偏光器的使用。
近年來，基於發光二極體之顯示器在顯示器之光源中相當有前景。舉例而言，發光二極體(light emitting diode,LED)可為投影型顯示器(projective type display)之光源。圖7繪示具有LED陣列晶片作為其光源的投影型顯示器。
投影型顯示器包括三個單色LED陣列基板1R、1G及1B、雙色稜鏡(dichroic prism)2、投影透鏡(projection lens)3以及螢幕(screen)4。來自紅色LED基板1R之紅光、來自綠色LED基板1G之綠光以及來自藍色LED基板1B之藍光在雙色稜鏡2處混合且經由投影透鏡3投影至螢幕4上。每一基板僅包含單色LED晶片。圖8中繪示此基板1之一實例。在此顯示器中，不需要液晶面板或偏光器，因此，與傳統液晶顯示器相比，光能效率有所改進。但為了降低光源之成本，需將三色LED晶片整合至一基板內。
本發明提供一種在一基板上整合多色LED結構的發光模組以及其製造方法。
本發明之實施例一致，提供一種用於形成LED光源之像素的方法。所述方法包括：在基板上形成第一層；在第一層上形成第二層以及第一發光主動層(light-emitting active layer)；暴露第一層之上表面的部分；在基板上形成第三層；在第三層上形成第四層以及第二發光主動層；暴露第三層之上表面的部分；以及在第一層之暴露上表面上形成第一電極、在第二層之上表面之部分上形成第二電極、在第三層之暴露上表面上形成第三電極且在第四層之上表面之部分上形成第四電極。第一發光主動層與第二發光主動層發出不同顏色的光。
與本發明之實施例一致，提供一種用於形成LED光源之像素的方法。所述方法包括：在第一基板上形成第一層；
在第一層上形成第二層以及第一發光主動層；在第二層上形成第一中間層(intermediate layer)；在第二基板上形成第三層；在第三層上形成第四層以及第二發光主動層；切下包括至少第三層、第四層以及第二發光主動層之第二基板的部分；以及將第三層、第四層以及第二發光主動層置放在第一中間層上。第一發光主動層與第二發光主動層發出不同顏色的光。
與本發明之實施例一致，提供一種發光模組。所述發光模組包括：基板；以及多個LED像素。LED像素中之一者包括：位於基板上之第一層；位於第一層上之第二層以及第一發光主動層；位於第二層上之第一中間層；位於第一中間層上之第三層；位於第三層上之第四層以及第二發光主動層。電極銲墊(electrode pad)分別形成於第一層、第二層、第三層以及第四層中之每一者上。
併入本說明書且構成本說明書之部分的附圖說明了本發明之實施例，且用以連同實施方式來闡釋本發明之特徵、優勢以及原理。
現將詳細參看本發明之當前實施例，其實例說明於附圖中。在可能之處，將貫穿圖式使用相同之參考數字來指代相同或相似之部分。
與本發明之實施例一致，提供用於形成微晶片LED光源(micro-chip LED light source)的方法。可將多個微晶片LED結構整合在單個基板上且作為光源，例如，作為投
影顯示器或液晶顯示器之光源。
圖1是依照本發明實施例之一種包括LED元件之發光模組。發光模組10包括配置在基板12上以陣列排列的多個像素11。基板12可包括(例如)Al2
O3
、GaAs、GaP以及SiC，或此等材料之任何組合。每一像素11即為一微晶片LED結構，且每一微晶片LED結構可發出不同顏色之光。根據本發明之實施例，每一像素可包括(例如)紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層，以使得使用此光源者可獲得較佳之顏色以及光強度。
圖2是依照本發明實施例之一種發光模組之像素。如圖2所說明，發光模組10之像素11可包括形成於基板12上之三個多層結構13、14以及15。三個多層結構13、14以及15中之至少一者與其他者發出不同顏色的光。在一態樣中，三個多層結構全部發出不同顏色光。舉例而言，多層結構13發出紅光；多層結構14發出綠光；且多層結構15發出藍光。藉由此配置，每一像素可產生大範圍的顏色。形成像素11之過程如下。在基板12上形成多層結構13之下部層13a。在下部層13a上形成上部層13c以及發光主動層13b。可藉由(例如)諸如物理氣相沈積或化學氣相沈積之習知沈積技術來沈積層13a、13b以及13c。在形成上部層13c以及發光主動層13b之過程中，下部層13a之上表面的至少一部分可不為上部層13c以及發光主動層13b所覆蓋。在下部層13a之暴露上表面上形成電極銲墊13d，且可將引線(lead line)(未圖示)耦接至電極銲墊
13d，以用於輸入電流於發光主動層13b內。類似地，可在上部層13c之上表面的部分上形成電極銲墊13e，且可將引線(未圖示)耦接至電極銲墊13e。
可用與上文所描述之用於在基板12上形成多層結構13之方法相同的方法來形成多層結構14以及15。可(例如)同時形成每一多層結構13、14以及15上之電極銲墊。舉例而言，可首先在基板12上形成多層結構13之層13a、13b以及13c、多層結構14之層14a、14b以及14c以及多層結構15之層15a、15b以及15c，且可同時在層13a、13c、14a、14c、15a以及15c之上表面的部分上分別形成電極銲墊13d、13e、14d、14e、15d以及15e。藉由獨立地經由電極銲墊將不同電流輸入每一多層結構13、14以及15，像素11之顏色以及光強度可得以控制。因此，圖1所示之包括像素11的發光模組10可具有改進之光效率以及顏色再現。
圖3是依照本發明實施例之另一種發光模組之像素。在此實施例中，圖1所示之發光模組10中的像素11包括形成於基板12上之三個多層結構13、14以及15。多層結構13以及14被堆疊在基板12上，其中中間層16插入其間，以實質上隔開多層結構13與14。多層結構13與14可發出不同顏色的光。也可以在基板12上形成多層結構15，且將多層結構15與多層結構13以及14隔開。
形成像素11之過程如下。在基板12上形成多層結構13之下部層13a。在下部層13a上形成上部層13c以及發
光主動層13b。在形成上部層13c以及發光主動層13b之過程中，下部層13a之上表面的至少部分不為上部層13c以及發光主動層13b所覆蓋。在層13c之上表面的部分上形成光透明中間層16。為了形成與層13c相耦接之電極銲墊，層13c之上表面的至少部分不為中間層16所覆蓋。在中間層16上形成多層結構14之下部層14a。在下部層14a上形成上部層14c以及第二發光主動層14b。為了減少製程步驟，多層結構15之層15c或層15a中之一者可與層13a、13c、14a或14c在同一製程中形成。舉例而言，可在形成層13a之製程中形成層15a，且可在形成層14c之製程中形成層15c。類似於多層結構13以及14之元件結構，多層結構15之下部層15a之上表面的部分不為層15b以及15c所覆蓋。層15b為多層結構15之發光主動層。可分別將電極銲墊13d、13e、14d、14e、15d以及15e配置在層13a、13c、14a、14c、15a以及15c之表面部分上。可將用於向每一多層結構輸入電流的引線(未圖示)耦接至每一電極銲墊13d、13e、14d、14e、15d以及15e。在特定實施例中，可同時形成電極銲墊13d、13e、14d、14e、15d以及15e。
根據本發明之另一態樣，圖3中之電極銲墊13e可形成為覆蓋中間層16之部分，且其可連接至電極銲墊14d。藉由此配置，有可能藉由一引線將驅動電流輸入層13c與14a內，由此降低製造成本。
或者，電極銲墊13e與14d可各自與引線耦接，所述
引線可進一步與同一電輸入端耦接，以減少電輸入端之數目。
根據本發明之另一態樣，可在另一基板形成層14a、14b以及14c。接著，將層14a、14b以及14c自基板上切下，且可將其連同或不連同基板而置放在層13c之頂部上。在此實施例中，形成於層13c上之光透明中間層16可包括黏著材料，此黏著材料用於將至少包括層14a、14b以及14c之層結構耦接至基板12上之至少包括層13a、13b以及13c之層結構。
或者，可將黏著劑(未圖示)插入於包括形成於基板(不同於基板12)上的至少包括層14a、14b以及14c之層結構與形成於基板12上的至少包括層13a、13b以及13c之層結構之間。黏接層可包含導電顆粒，以在層13c與14a之間提供電連接。當以黏接層電連接層13c與14a時，有可能藉由一引線來達成對層13c以及14a之驅動電流的輸入。
參看本發明之另一實施例，圖4是依照本發明實施例之再一種發光模組之像素。圖4繪示發光模組10之像素11。如圖4所示，在基板12上形成多層結構13，且在多層結構13上形成多層結構14。可在多層結構13與14之間插入光透明中間層16。此外，可在多層結構14上形成多層結構15。可在多層結構14與15之間插入第二光透明中間層17。
形成像素11之過程如下。首先，在基板12上形成多層結構13之下部層13a。在下部層13a上形成上部層13c
以及發光主動層13b。在形成上部層13c以及發光主動層13b之過程中，下部層13a之上表面的至少部分不為上部層13c以及發光主動層13b所覆蓋。在層13c之上表面的部分上形成光透明中間層16。為形成與層13c相耦接之電極銲墊，層13c之上表面的至少部分不為中間層16所覆蓋。舉例而言，隨後在中間層16上形成多層結構14之下部層14a。在下部層14a上形成上部層14c以及第二發光主動層14b。類似地，可不覆蓋層14a之上表面的至少部分以用於稍後收納電極銲墊。
在層14c上提供第二光透明中間層17，其可在多層結構14與15之間實質上提供電分離。為了與電極銲墊14e連接，層14c之上表面的部分不為第二中間層17所覆蓋。在第二中間層17上形成多層結構15之下部層15a。在下部層15a上形成上部層15c以及發光主動層15b。發光主動層15b夾在層15a與層15c之間。下部層15a之上表面的至少部分不為層15b以及層15c所覆蓋以與電極銲墊15d連接。可分別將電極銲墊13d、13e、14d、14e、15d以及15e配置在每一層13a、13c、14a、14c、15a以及15c之表面部分上，以向每一多層結構13、14以及15提供驅動電流。根據本發明之一態樣，可同時形成電極銲墊13d、13e、14d、14e、15d以及15e。
根據另一態樣，圖4中之電極銲墊13e可形成以覆蓋中間層16之部分，且其可連接至電極銲墊14d。藉由此配置，僅需一引線即可與層13c以及14a兩者電耦接，故可
降低製造成本。
或者，電極銲墊13e與14d可各自與引線耦接，所述引線進一步與同一電輸入端耦接，由此減少電輸入端之數目。
類似地，圖4中之電極銲墊14e可經形成以覆蓋中間層17之部分，且其可連接至電極銲墊15d。藉由此配置，僅需一引線即可電耦接層14c以及15a，故可簡化製程。
或者，電極銲墊14e以及15d可與兩根引線耦接，所述引線進一步與同一電輸入端耦接，由此減少電輸入端之數目。
根據本發明之另一態樣，多層結構13、14以及15可各自形成於不同的基板上，且接著將其接合在一起，以形成類似於圖4所示之結構。舉例而言，多層結構13形成於基板12上。多層結構14以及15各自形成於其他基板上。將多層結構14以及15自其形成之基板上切下，且安置在基板12上。經由光透明中間層16將多層結構14置放在多層結構13上。中間層16可包含用於黏合多層結構13與14之黏著材料。類似地，經由第二光透明中間層17將多層結構15置放在多層結構14上。中間層17亦可包含用於黏合多層結構14與15之黏著材料。此外，中間層16或17可包括用於在層13c與14a之間或在層14c與15a之間進行電連接的導電顆粒。當分別使中間層16以及17電連接層13c與14a以及14c與15a時，有可能減少用於這些層之引線數目。
可採用包括具有上文所描述之多層結構之像素的發光模組10作為諸如平面顯示器以及投影顯示器等多種顯示設備中的光源。發光模組10之每一像素11可作為平面顯示器之螢幕上之影像的像素。圖5是依照本發明實施例之一種發光模組的平面顯示器。圖5中繪示為包括發光模組10的平面顯示器100。除了發光模組10之外，平面顯示器100可包含導光模組(light guide module)40以及螢幕模組(screen module)50。導光模組40可作為用於將光自發光模組10傳輸至螢幕模組50的介面。採用發光模組10之平面顯示器100具有以下優點：改進之光效率、改進之顏色再現以及可根據使用者而選擇較佳顏色及/或光強度。
圖6是依照本發明實施例之一種發光模組的投影顯示器。亦可在圖6所示之投影顯示器中使用發光模組10。投影顯示器200可包括發光模組10、投影透鏡模組(projecting lens module)60以及螢幕模組70。發光模組10可包括多個像素。每一像素可具有圖2、圖3或圖4中所說明之特徵，以使得投影顯示器200具有改進之光效率、改進之顏色再現及/或向使用者提供較佳顏色及/或光強度。投影透鏡模組60將發光模組10上之影像投影至螢幕模組70。發光模組10之每一像素11可作為投影顯示器200之螢幕上之影像的像素。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護
範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧基板
1B‧‧‧藍色LED基板
1G‧‧‧綠色LED基板
1R‧‧‧紅色LED基板
2‧‧‧雙色稜鏡
3‧‧‧投影透鏡
4‧‧‧螢幕
10‧‧‧光源
11‧‧‧像素
12‧‧‧基板
13‧‧‧多層結構
13a‧‧‧下部層
13b‧‧‧發光主動層
13c‧‧‧上部層
13d‧‧‧電極銲墊
13e‧‧‧電極銲墊
14‧‧‧多層結構
14a‧‧‧下部層
14b‧‧‧第二發光主動層
14c‧‧‧上部層
14d‧‧‧電極銲墊
14e‧‧‧電極銲墊
15‧‧‧多層結構
15a‧‧‧下部層
15b‧‧‧發光主動層
15c‧‧‧上部層
15d‧‧‧電極銲墊
15e‧‧‧電極銲墊
16‧‧‧中間層
17‧‧‧第二中間層
40‧‧‧導光模組
50‧‧‧螢幕模組
60‧‧‧投影透鏡模組
70‧‧‧螢幕模組
100‧‧‧平面顯示器
200‧‧‧投影顯示器
圖1是依照本發明實施例之一種包括LED元件之發光模組。
圖2是依照本發明實施例之一種發光模組之像素。
圖3是依照本發明實施例之另一種發光模組之像素。
圖4是依照本發明實施例之再一種發光模組之像素。
圖5是依照本發明實施例之一種發光模組的平面顯示器。
圖6是依照本發明實施例之一種發光模組的投影顯示器。
圖7繪示習知一種投影顯示器。
圖8繪示習知一種投影顯示器中之發光模組。
11‧‧‧像素
12‧‧‧基板
13‧‧‧多層結構
13a‧‧‧下部層
13b‧‧‧發光主動層
13c‧‧‧上部層
13d‧‧‧電極銲墊
13e‧‧‧電極銲墊
14‧‧‧多層結構
14a‧‧‧下部層
14b‧‧‧第二發光主動層
14c‧‧‧上部層
14d‧‧‧電極銲墊
14e‧‧‧電極銲墊
15‧‧‧多層結構
15a‧‧‧下部層
15b‧‧‧發光主動層
15c‧‧‧上部層
15d‧‧‧電極銲墊
15e‧‧‧電極銲墊
Claims (25)
- 一種用於形成LED光源之像素的方法，所述方法包含：在基板上形成第一層；在所述第一層上形成第二層以及第一發光主動層；暴露所述第一層之部分上表面；在所述基板上形成第三層；在所述第三層上形成第四層以及第二發光主動層；暴露所述第三層之部分上表面；以及在所述第一層之所述暴露上表面上形成第一電極、在所述第二層之部分上表面上形成第二電極、在所述第三層之所述暴露上表面上形成第三電極且在所述第四層之部分上表面上形成第四電極，其中經由所述第一以及第二電極驅動所述第一發光主動層以發出第一顏色光，以及經由所述第三以及第四電極驅動所述第二發光主動層以發出第二顏色光。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其中同時形成所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極以及所述第四電極。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其更包含在所述第二層上形成第一中間層。
- 如申請專利範圍第3項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其更包含暴露所述第二層之部分上表面。
- 如申請專利範圍第3項所述之用於形成LED光源之 像素的方法，其中在所述第一中間層上形成所述第三層。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其中所述基板是由Al2 O3 、GaAs、GaP、SiC以及其組合組成之群組中選出的。
- 如申請專利範圍第3項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其中所述第一中間層包含黏著劑。
- 如申請專利範圍第7項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其中所述第一中間層包含導電顆粒。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其更包含：在所述基板上形成第五層；在所述第五層上形成第六層以及第三發光主動層；暴露所述第五層之部分上表面；以及在所述第五層之所述暴露上表面上形成第五電極且在所述第六層之部分上表面上形成第六電極。
- 如申請專利範圍第9項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其中在所述形成所述第一層、所述第二層、所述第三層以及所述第四層中之一者的過程中形成所述第五層。
- 如申請專利範圍第9項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其中在所述形成所述第一層、所述第二層、所述第三層以及所述第四層中之一者的過程中形成所述第六層。
- 如申請專利範圍第9項所述之用於形成LED光源 之像素的方法，其更包含：在形成所述第五層、所述第六層以及所述第三發光主動層之前，在所述第四層上形成第二中間層。
- 如申請專利範圍第12項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其中所述第二中間層包含導電顆粒。
- 一種用於形成LED光源之像素的方法，所述方法包含：在第一基板上形成第一層；在所述第一層上形成第二層以及第一發光主動層；在所述第二層上形成第一中間層；在第二基板上形成第三層；在所述第三層上形成第四層以及第二發光主動層；切下包括至少所述第三層、所述第四層以及所述第二發光主動層之部分所述第二基板；以及將所切下的所述第三層、所述第四層以及所述第二發光主動層置放在所述第一中間層上，其中所述第一發光主動層與所述第二發光主動層發出不同顏色的光。
- 如申請專利範圍第14項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其中所述第一中間層包含黏著劑。
- 如申請專利範圍第15項所述之用於形成LED光源之像素的方法，其中所述第一中間層包含導電顆粒。
- 一種發光模組，其包含：基板；以及 多個LED像素，其中所述LED像素中之一者包含：位於所述基板上之第一層；位於所述第一層上之第二層以及第一發光主動層；位於所述第二層上之第一中間層；位於所述第一中間層上之第三層；位於所述第三層上之第四層以及第二發光主動層；以及分別形成於所述第一層、所述第二層以及所述第三層以及所述第四層上的第一、第二、第三以及第四電極銲墊，其中經由所述第一以及第二電極銲墊驅動所述第一發光主動層以發出第一顏色光，以及經由所述第三以及第四電極銲墊驅動所述第二發光主動層以發出第二顏色光。
- 如申請專利範圍第17項所述之發光模組，其中所述第二層上之所述第二電極銲墊電連接至所述第三層上之所述第三電極銲墊。
- 如申請專利範圍第17項所述之發光模組，其中所述第一中間層包含黏著劑。
- 如申請專利範圍第17項所述之發光模組，其中所述第一中間層包含導電顆粒。
- 如申請專利範圍第17項所述之發光模組，其中所述像素更包含：位於所述基板上之第五層；以及 位於所述第五層上之第六層以及第三發光主動層；以及分別形成於所述第五層以及所述第六層中之每一者上的第五以及第六電極銲墊。
- 如申請專利範圍第21項所述之發光模組，其中所述第五層包含與所述第一層、所述第二層、所述第三層以及所述第四層中之一者相同的層。
- 如申請專利範圍第21項所述之發光模組，其中所述第六層包含與所述第一層、所述第二層、所述第三層以及所述第四層中之一者相同的層。
- 如申請專利範圍第21項所述之發光模組，其中所述像素更包含形成於所述第四層上之第二中間層，且進一步，其中第五層形成於所述第二中間層上。
- 如申請專利範圍第24項所述之發光模組，其中所述第四層上之所述第四電極銲墊電連接至所述第五層上之所述第五電極銲墊。
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