TWI426480B

TWI426480B - 顯示裝置及其製造方法

Info

Publication number: TWI426480B
Application number: TW99122077A
Authority: TW
Inventors: Kerwin Wang; Yu Ruei Chiou; Pei Yu Huang
Original assignee: Univ Nat Changhua Education
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2014-02-11
Also published as: TW201203197A

Description

顯示裝置及其製造方法

本發明是有關於一種顯示裝置及其製造方法，特別是有關於一種以軟性封裝發光二極體之顯示裝置及其製造方法。

目前，軟性顯示器具有輕薄、可撓曲、耐衝擊且不受使用場合及空間限制的一種顯示裝置，其係為下一個世代最具潛力的平面顯示器。然而，軟性基板有著許多材料特性上的限制，因此無法完全適用於目前的玻璃基板製程。其中的一個限制便是，在軟性基板遭到彎曲時，於其上的各類顯示元件的光電特性便會遭到改變，顯示品質也因此受到影響。

相對於液晶顯示器，發光二極體（Light Emitting Diode，LED）顯示器由於具有高亮度、廣視角、耐衝擊、壽命長以及高發光效率等優點，非常適合作為人類訊息傳遞的介面。然而，製作一個全彩的LED顯示器，每一個畫素必須要包含紅藍綠三原色光，礙於製程技術上的限制，目前尚無法在同一塊基板上同時製作出三種不同顏色的LED，於是較常見的方法便是將三種顏色之LED封裝成一個像素模組。即便如此，上述的製程時間及成本也偏高，故目前的應用多以像素密度較低的大型顯示器為主。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種顯示裝置或照明設備及其製造方法，以解決直接將發光二極體組裝成顯示元件或照明設備的成本過高的問題。

根據本發明之目的，提出一種顯示裝置或照明設備，其包含一第一軟性基板、複數個發光二極體、複數個第一導線、複數個導電質點、複數個第二導線及一第二軟性基板。發光二極體係以陣列狀設置於第一軟性基板上，而各第一導線則以列向連接各發光二極體。導電質點係設置在各發光二極體上，且各第二導線係以行向連接導電質點。第二軟性基板係設有複數個溝槽並容納第二導線。

其中，第一軟性基板及第二軟性基板之間更填充一強化結構。

其中，第一軟性基板、第二軟性基板及強化結構係為聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)。

其中，導電質點係為無鉛銲錫球。

其中，第一導線及第二導線係為金銲線。

其中，顯示裝置更包括一掃瞄控制單元連接第一導線，用以序列式地開啟發光二極體。

其中，顯示裝置更包括一資料控制單元連接第二導線，用以控制發光二極體之亮度。

根據本發明之目的，再提出一種顯示裝置之製造方法，其係適用於一顯示裝置，顯示裝置係包含一第一軟性基板、複數個發光二極體、複數個第一導線、複數個導電質點、複數個第二導線及一第二軟性基板，本方法包含下列步驟：於第一軟性基板上以陣列狀設置發光二極體，再設置第一導線列向連接發光二極體。接著於第二軟性基板上設置複數個溝槽以容納第二導線後，於第二軟性基板上設置導電質點，再對黏並熱壓第一軟性基板及第二軟性基板，使導電質點連接發光二極體。

其中，導電質點係為無鉛銲錫球。

其中，第一導線及第二導線係為金銲線。

承上所述，依本發明之顯示裝置及其製造方法，其可具有一或多個下述優點：
(1) 此顯示裝置之製造方法可藉由網狀電路結構搭配平行批量化的立體組裝技術，藉此可製作出具可撓性、高亮度且無視角限制之發光二極體軟性顯示元件或照明設備。
(2) 此顯示裝置及其製造方法可藉由較為精簡的製程，藉此可解決封裝三色發光二極體成本過高的問題。

請參閱第1圖，其係為本發明之顯示裝置之示意圖。如圖所示，本發明之顯示裝置1，其包含一第一軟性基板10、複數個發光二極體11、複數個第一導線12、複數個導電質點13、複數個第二導線14及一第二軟性基板15。發光二極體11係以陣列狀設置於第一軟性基板上10，而各第一導線12則以列向連接各發光二極體11。導電質點13係設置在各發光二極體11上，且各第二導線14係以行向連接導電質點13。第二軟性基板15係設有複數個溝槽150（如第4圖所示）並容納複數個第二導線14。

其中，第一軟性基板10及第二軟性基板15之間更可填充一強化結構16（如第7圖所示）。在一些較佳的實施例中，第一軟性基板10、第二軟性基板15及強化結構16係可為聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，導電質點13係為無鉛銲錫球，而第一導線12及第二導線14則可為金銲線。

請參閱第2圖，其係為本發明之顯示裝置之製造方法之流程圖。如圖所示，本發明之顯示裝置之製造方法，其係適用於一顯示裝置，顯示裝置係包含一第一軟性基板、複數個發光二極體、複數個第一導線、複數個導電質點、複數個第二導線及一第二軟性基板，本方法包含下列步驟：（S10）於第一軟性基板上以陣列狀設置發光二極體；（S20）設置第一導線列向連接發光二極體；（S30）於第二軟性基板上設置複數個溝槽以容納第二導線；（S40）於第二軟性基板上設置導電質點；（S50）對黏並熱壓第一軟性基板及第二軟性基板，使導電質點連接發光二極體。

請同時參閱第3圖，其係為本發明之第一軟性基板製造流程之示意圖。如圖所示，剛出廠的發光二極體11係黏在一藍膜20（blue tape）上，將發光二極體11黏在一膠帶21（adhesive tape）後，將藍膜20撕下以完成晶片移轉（chip transferring）。接著在發光二極體11四周及膠帶21上設置間隔物22，並注入第一軟性基板10的材料後以一玻璃23封住並進行加熱。在本實施例中，間隔物22的高度大約是1.14mm。當加熱完畢後第一軟性基板10的材料即固化（仍具可撓性），此時將各間隔物22及玻璃23移除，再將膠帶21以置入丙酮24溶液中去除，去除完畢後再於發光二極體11上佈置多條第一導線12，其中每一條第一導線12係將對應列的發光二極體11負極端連接起來。

另請同時參閱第4～6圖，其係為本發明之第二軟性基板製造流程之第一至第三示意圖及第一軟性基板結合第二軟性基板之示意圖。如第4圖所示，第二軟性基板15的製造流程首先先在一基板30上，以黃光微影製程及濕式蝕刻製程製作多個凹槽300，此凹槽300係可輔助第二導線14的排列。接著將尼龍線31纏繞在凹槽300中，再將第二軟性基板15壓印在基板30上，使得第二軟性基板15上凹陷多個溝槽150。最後再將金線（即第二導線14）纏繞至溝槽150中，即完成初步的第二軟性基板15。另外，導電質點13係可為無鉛銲錫球，其一開始係先佈設在第二軟性基板15上，之後才與第一軟性基板10連接，使得導電質點13與發光二極體11連接。另外，如第5A圖所示，佈設導電質點13首先需先將鋁模40以丙酮24清潔後，將導電質點13射入丙酮24中與鋁模40共震盪約20秒後，由於鋁模40設有多個孔洞，該些孔洞即可容置導電質點13。如第5B圖所示之後將剩餘的導電質點13倒出，並將含有導電質點13的鋁模40與含有第二導線14之第二軟性基板15對壓並加熱，即完成導電質點13的轉置。再者，如第6圖所示，第一軟性基板10及第二軟性基板15係分別置放在玻璃載板50、51上，且由於第一軟性基板10及第二軟性基板15為透明的聚二甲基硅氧烷材質，故可藉由每一個發光二極體11上對角設置兩個導電質點13的方式對位，再加熱壓合玻璃載板50、51，使第一軟性基板10及第二軟性基板15對黏。此後，再於第一軟性基板10及第二軟性基板15之間填充強化結構16，此強化結構16係可為聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)。如此，便完成了本發明之顯示裝置。

此外，值得一提的是，發光二極體11的各個電極（導電質點13連接發光二極體11之連接點）並不侷限僅設置在發光二極體11的單一面。在本實施例中，各個發光二極體11的兩個電極係設置在同一面（發光面或非發光面）上，然而，在本發明所屬之技術領域具有通常知識者皆可將此些電極佈設在發光二極體11的不同面上（其一設置在發光面上，另一設置在非發光面上），其排列方式係可視實際的設計需求而加以變化。

本發明之顯示裝置在隨後的點亮測試下，以給予單顆發光二極體電壓3福特及電流20毫安培的方式點亮，在10公分的距離量測，其亮度為20.06勒克司（Lux）；而視角的測試則顯示了在10公分的距離、環境亮度0勒克司、電壓3福特及電流20毫安培時，其視角範圍可大於175度，亦即幾乎無視角限制。

另外，本發明之顯示裝置1更可包括一掃瞄控制單元（未繪示）連接各第一導線12，用以序列式地開啟發光二極體11；且顯示裝置1更包括一資料控制單元（未繪示）連接第二導線14，用以控制發光二極體11之亮度。在一些較佳的實施例中，掃瞄控制單元係以單排發光二極體晶粒逐次點亮的方式掃瞄，而資料控制單元則利用脈寬調控（pulse width modulation，PWM）的方式，藉由數位訊號1（ON）、0（OF）搭配工作週期（duty cycle）控制電流輸入的長短來決定發光二極體的明暗，藉此便可決定單一畫素的色彩，其結果如第7圖所示。

本發明成功地利用網狀電路結構搭配微機電組裝技術，製作出具可撓式發光二極體軟性顯示元件或照明設備，大幅的提升軟性顯示或照明的應用性且降低其製造成本；本發明並更以數位定頻脈衝寬度變調驅動此發光二極體軟性顯示元件，以進行畫面的顯示。本發明所揭露的微組裝技術的整合，實有助於開發新式的軟性顯示元件以及照明設備；跟傳統的液晶顯示器相比較，本發明使用發光二極體作為發光畫素，不會因基板彎曲而使得畫面失真，也不會有亮度損失的問題，非常適合於陽光下使用。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者，例如: 顯示裝置亦可為發光裝置或照明裝置，導電質點亦可為導電小球。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧顯示裝置

10‧‧‧第一軟性基板

11‧‧‧發光二極體

12‧‧‧第一導線

13‧‧‧導電質點

14‧‧‧第二導線

15‧‧‧第二軟性基板

150‧‧‧溝槽

16‧‧‧強化結構

20‧‧‧藍膜

21‧‧‧膠帶

22‧‧‧間隔物

23‧‧‧玻璃

24‧‧‧丙酮

30‧‧‧基板

300‧‧‧凹槽

31‧‧‧尼龍線

40‧‧‧鋁模

50、51‧‧‧玻璃載板

以及

S10~S50‧‧‧步驟

第1圖係為本發明之顯示裝置之示意圖；
第2圖係為本發明之顯示裝置之製造方法之流程圖；
第3圖係為本發明之第一軟性基板製造流程之示意圖；
第4圖係為本發明之第二軟性基板製造流程之第一示意圖；
第5A圖係為本發明之第二軟性基板製造流程之第二示意圖；
第5B圖係為本發明之第二軟性基板製造流程之第三示意圖；
第6圖係為本發明之第一軟性基板結合第二軟性基板之示意圖；以及
第7圖係為本發明之顯示裝置之運作示意圖。

S10~S50‧‧‧步驟

Claims

一種顯示裝置，其包含：
一第一軟性基板；
複數個發光二極體，係以陣列狀設置於該第一軟性基板上；
複數個第一導線，各該第一導線係以列向連接該複數個發光二極體；
複數個導電質點，係設置在各該發光二極體上；
複數個第二導線，各該第二導線係以行向連接該複數個導電質點；以及
一第二軟性基板，係設有複數個溝槽並容納該複數個第二導線。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一軟性基板及該第二軟性基板之間更填充一強化結構。
如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該第一軟性基板、該第二軟性基板及該強化結構係為聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該複數個導電質點係為無鉛銲錫球。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該複數個第一導線及該複數個第二導線係為金銲線。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其更包括一掃瞄控制單元連接該複數個第一導線，用以序列式地開啟該些發光二極體。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其更包括一資料控制單元連接該些第二導線，用以控制該些發光二極體之亮度。
一種顯示裝置之製造方法，係適用於一顯示裝置，該顯示裝置係包含一第一軟性基板、複數個發光二極體、複數個第一導線、複數個導電質點、複數個第二導線及一第二軟性基板，該方法包含下列步驟：
於該第一軟性基板上以陣列狀設置該複數個發光二極體；
設置該複數個第一導線列向連接該複數個發光二極體；
於該第二軟性基板上設置複數個溝槽並容納該複數個第二導線；
於該第二軟性基板上設置該複數個導電質點；以及
對黏並熱壓該第一軟性基板及該第二軟性基板，使該複數個導電質點連接該複數個發光二極體。
如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置之製造方法，其中更包含於該第一軟性基板及該第二軟性基板之間更填充一強化結構。
如申請專利範圍第9項所述之顯示裝置之製造方法，其中該第一軟性基板、該第二軟性基板及該強化結構係為聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)。
如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置之製造方法，其中該複數個導電質點係為無鉛銲錫球。
如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置之製造方法，其中該複數個第一導線及該複數個第二導線係為金銲線。
如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置之製造方法，其中該顯示裝置更包括一掃瞄控制單元連接該複數個第一導線，用以序列式地開啟該些發光二極體。
如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置之製造方法，其中該顯示裝置更包括一資料控制單元連接該些第二導線，用以控制該些發光二極體之亮度。