TWI693695B

TWI693695B - 微發光二極體顯示器之發光單元共平面結構

Info

Publication number: TWI693695B
Application number: TW107114877A
Authority: TW
Inventors: 璩澤明; 莊峰輝
Original assignee: 薩摩亞商茂邦電子有限公司
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2020-05-11
Also published as: TW201947736A

Abstract

一種微發光二極體顯示器(Micro LED Display)之發光單元共平面結構，該微發光二極體顯示器係由多個發光單元在一基板上排列形成一陣列所構成，該發光單元係由紅、綠、藍LED晶片排列設在一載板上所構成，該發光單元之特徵在於：在該發光單元所包含之紅、綠、藍LED晶片中至少有一LED晶片之高度係相對大於其餘各LED晶片之高度以致其間形成一高度差，其中在該載板第一面上設有至少一凹槽供容置該高度相對較大之LED晶片，其中各凹槽具有一深度且該深度是近乎(approximately)等於該高度差，藉此該紅、綠、藍LED晶片能在該載板上形成共平面狀態以增進該微發光二極體顯示器在不同視角的發光均勻度。

Description

微發光二極體顯示器之發光單元共平面結構

本發明係有關一種微發光二極體顯示器之發光單元結構，尤指一種在該發光單元中供設置紅、綠、藍LED晶片之載板上設置至少一凹槽以供容置該紅、綠、藍LED晶片中高度相對較大之LED晶片，藉此使該紅、綠、藍LED晶片能在該載板上形成共平面狀態以增進該微發光二極體顯示器在不同視角的發光均勻度。

微發光二極體顯示器(Micro LED Display)為新一代顯示技術，其結構乃是微型化LED陣列，即在一基板(芯片)上集成的高密度微小尺寸的LED陣列，故微LED技術可視為LED微縮化及矩陣化技術，而微LED顯示器之結構設計可看成是戶外LED顯示器之微縮版，也就是將像素點距離從毫米級降低至微米級。

在此以圖1為例說明但不限制，本發明所指的微發光二極體(LED)顯示器係由多個發光單元1在一基板(芯片)1a上排列形成一陣列所構成，其中各發光單元1係由一紅LED晶片10、一綠LED晶片20、一藍LED晶片30排列且電性連結地設在一載板40上所構成如圖1所示但不限制，例如該發光單元1之載板40更可與該微發光二極體顯示器之基板1a形成一體，即各發光單元1之紅LED晶片10、綠LED晶片20、藍LED晶片30可以直接排列且電性連結地設在該基板1a但不限制。此外，該載板40具有一第一面41及相對之一第二面42如圖2所示但不限制，其中該紅、綠、藍LED晶片(10、20、30)一般是藉覆晶式封裝但不限制，以使各晶片(10、20、30)之第一面(11、21、31)得分別電性連結地設在該載板40之第一面41上所各預定之對應位置(10a、20a、30a)處(如圖1所示)，並藉由該載板40所預設之各連接線路43(43a、43b、43c)但不限制以分別提供該紅、綠、藍LED晶片(10、20、30)發光所需之電力。

以LED晶片上各晶墊(如P/N極)之設置型態而言，目前使用之紅、綠、藍LED晶片(10、20、30)可分成垂直式晶片及水平式晶片，其中垂直式晶片是指其具有至少二晶墊(如P/N極)且分開設在該晶片之一第一表面及相對之第二表面上，而水平式晶片是指其具有至少二晶墊但同設在該晶片之同一表面上。此外，以目前微LED晶片之生產技術而言，水平式晶片雖然有利於覆晶式封裝作業，但水平式晶片之製作成本相對較高，不利於微發光二極體(LED)顯示器之成本控制；尤其，以現有之紅、綠、藍LED晶片(10、20、30)而言，紅LED晶片(10)之高度相對大於綠、藍LED晶片(20、30)之高度，而綠、藍LED晶片(20、30)之高度約略相等，即高度相對較大之LED晶片(如紅LED晶片10但不限制)與其餘各LED晶片(如綠、藍LED晶片20、30但不限制)之高度之間已然形成一高度差；因此當現有之紅、綠、藍LED晶片(10、20、30)封裝在該發光單元1之載板40(或基板1a)之同一平面上時，由正面視之(如圖1所示之正視角度)，紅、綠、藍LED晶片(10、20、30)之發光均勻度並不受到影響，但斜角視之(傾斜於如圖1所示之正視角度)，因紅LED晶片(10)之高度較高而會見到較多紅光以致影響該發光單元之發光均勻度。

由上可知，針對微發光二極體顯示器之發光單元而言，如何有效解決因為紅、綠、藍LED晶片具有不同之高度而相對會影響該發光單元在斜視角時發光均勻度的問題，仍存有改進之需要，本發明即針對上述需要而提出解決方案。

本發明主要目的在於提供一種微發光二極體顯示器(Micro LED Display)之發光單元共平面結構，其係在該發光單元之載板上設置至少一凹槽，使各凹槽能對應容置該發光單元所包含紅、綠、藍LED晶片中晶片高度相對較高之LED晶片，其中各凹槽具有一深度且該深度是近乎(approximately)等於該晶片高度相對較高之LED晶片與其他晶片高度相對較低之LED晶片之間的高度差，藉以使該紅LED晶片、綠LED晶片及藍LED晶片在封裝於該發光單元之載板上之後或進行發光時，各LED晶片能在該載板上形成共平面狀態，藉以使該微發光二極體顯示器能在不同視角保持良好的發光均勻度。

在本發明一實施例中，其中在該發光單元中，該高度相對較大之LED晶片是該紅LED晶片，而其他高度相對較低之LED晶片是該綠LED晶片及該藍LED晶片。

在本發明一實施例中，其中該綠LED晶片與該藍LED晶片更是具有近乎(approximately)相等之高度，故該紅LED晶片之高度係相對大於該綠LED晶片及該藍LED晶片之高度，因此在二者高度之間形成一高度差。

在本發明一實施例中，其中該紅、綠、藍LED晶片設在該發光單元之載板之一第一面上之位置係形成一線性排列或等腰三角形排列。

在本發明一實施例中，其中當該紅LED晶片、綠LED晶片及藍LED晶片皆係水平式晶片時，各晶片是具有至少二晶墊且該至少二晶墊係分開地設在各晶片之一第一面上，其中當各晶片以覆晶式封裝設在該發光單元之載板上時，設在各晶片之第一面上之各晶墊能分別藉導電材以分開地電性連結至該載板所預設之各連接線路。

在本發明一實施例中，其中當該紅LED晶片係垂直式晶片而該綠LED晶片與該藍LED晶片係水平式晶片時，該紅LED晶片是具有至少二晶墊，其中至少一晶墊係設在該LED晶片之一第一面上，而其他至少一晶墊係設在相對之第二面上；其中當各晶片以覆晶式封裝設在該載板上時，設在該紅LED晶片第一面上之至少一晶墊及設在該綠LED晶片與該藍LED晶片第一面上之各晶墊能分別藉導電材以分開地電性連結至該載板所預設之各連接線路43，而設在該紅LED晶片第二面上之至少一晶墊則藉導電材以電性連結至設在該載板第一面上且位於該凹槽外緣所預設之連接線路。

在本發明一實施例中，其中在該發光單元之載板之第一面上供設置該綠LED晶片與該藍LED晶片之對應位置處進一步各設有一凹槽供該綠LED晶片與該藍LED晶片置入並形成電性連結。

在本發明一實施例中，其中該發光單元之載板係與該微發光二極體顯示器之基板形成一體，藉此使各發光單元之紅、綠、藍LED晶片能直接排列且電性連結地設在該基板上。

1‧‧‧發光單元

1a‧‧‧基板

10‧‧‧紅LED晶片

10a‧‧‧對應位置

11‧‧‧第一面

12‧‧‧第二面

13‧‧‧晶墊

14‧‧‧晶墊

20‧‧‧綠LED晶片

20a‧‧‧對應位置

21‧‧‧第一面

22‧‧‧第二面

23‧‧‧晶墊

24‧‧‧晶墊

30‧‧‧藍LED晶片

30a‧‧‧對應位置

31‧‧‧第一面

32‧‧‧第二面

33‧‧‧晶墊

34‧‧‧晶墊

40‧‧‧載板

41‧‧‧第一面

42‧‧‧第二面

43‧‧‧連接線路

43a‧‧‧連接線路

43b‧‧‧連接線路

43c‧‧‧連接線路

44‧‧‧凹槽

44a‧‧‧凹槽

50‧‧‧導電材

60‧‧‧保護材

圖1係本發明之微發光二極體顯示器一實施例之正視示意圖。

圖2係本發明之發光單元一實施例之剖視示意圖。

圖3係本發明之發光單元另一實施例之正視示意圖。。

圖4係圖3所示發光單元之剖視示意圖。

圖5係本發明之發光單元另一實施例之正視示意圖。

圖6係圖5所示發光單元之剖視示意圖。

圖7係本發明之發光單元又另一實施例之正視示意圖。

圖8係圖7所示發光單元之剖視示意圖。

為使本發明更加明確詳實，茲列舉較佳實施例並配合下列圖示，將本發明之結構及其技術特徵詳述如後，其中各圖示只用以說明本發明的結構關係及相關功能，因此各部尺寸或形狀或大小並非依實際比例設置且非用以限制本發明：參考圖1，本實施例之微發光二極體(LED)顯示器係由多個發光單元1排列在一基板(芯片)1a上並形成一陣列所構成，其中各發光單元1(請參考圖1之左下角所示)係由一紅LED晶片10、一綠LED晶片20、及一藍LED晶片30排列且電性連結地設在一載板40上所構成但不限制，例如該發光單元1之載板40更可與該微發光二極體顯示器之基板1a形成一體，即各發光單元1之紅LED晶片10、綠LED晶片20、藍LED晶片30能直接排列且電性連結地設在該基板1a但非用以限制本發明。

參考圖2，該載板40具有一第一面41及相對之一第二面42，其中該紅、綠、藍LED晶片10、20、30係藉由覆晶式封裝作業但不限制，以使該紅、綠、藍LED晶片10、20、30之各第一面11、21、31得分別電性連結地設在該載板40之第一面41上所預定之各對應位置10a、20a、30a處(如圖1左下角所示之發光單元1)，並藉由該載板40所預設之各連接線路43(43a、43b、43c)如圖2所示但非用以限制本發明以分別提供該紅、綠、藍LED晶片10、20、30發光所需之電力。

本發明之發光單元1的主要特徵在於：在該發光單元1所包含之紅LED晶片10、綠LED晶片20及藍LED晶片30之中，存在至少一LED晶片(10)且其所具有之晶片高度係相對大於其他各LED晶片(20、30)之高度。

在此以圖2為例說明但不限制，其中該LED晶片10是紅LED晶片，而且該LED晶片10所具有之晶片高度，即該LED晶片10之第一面11與第二面12之間的距離，係相對大於其他各LED晶片即綠LED晶片20及藍LED晶片30之高度，因此高度相對較大之LED晶片10之高度與其他各LED晶片即綠LED晶片20及藍LED晶片30之高度之間形成一高度差；此外，參考圖1、2，在該載板40第一面41上進一步設有至少一凹槽44供置入該高度相相對較大之各LED晶片10並形成電性連結，其中各凹槽44具有一深度，且該深度是近乎(approximately)等於該高度差，藉此使該紅LED晶片10、綠LED晶片20及藍LED晶片30在封裝於該發光單元1之載板40上之後，各LED晶片(10、20、30)能在該載板40上形成共平面狀態，如圖2所示各LED晶片(10、20、30)皆齊平於A平面，藉此使該微發光二極體顯示器能在不同視角保持良好的發光均勻度。

該紅LED晶片10、綠LED晶片20、藍LED晶片30設在該發光單元1之載板40之第一面41上之各對應位置10a、20a、30a處可以形成一線性排列如圖3所示，或形成等腰三角形排列如圖1所示，當形成等腰三角形排列時如圖1左下角所示，該紅LED晶片10得位於等腰三角形之頂角，綠LED晶片20及藍LED晶片30得位於等腰三角形之兩邊角。

參考圖1至圖8所示之各實施例，該發光單元1所包含之紅LED晶片10、綠LED晶片20、藍LED晶片30之中，其中高度相對較大之LED晶片10是紅LED晶片，而其他高度相對較小之各LED晶片20、30分別是綠LED晶片20及藍LED晶片30但非用以限制本發明。此外，在圖1至圖8所示之各實施例中，該綠LED晶片20與該藍LED晶片30是具有近乎(approximately)相等之高度但非用以限制本發明，故該紅LED晶片10之高度係相對大於該綠LED晶片20及該藍LED晶片30之高度，因此在二者高度之間形成該高度差。

參考圖2、4，該紅LED晶片10、該綠LED晶片20及該藍LED晶片30皆係水平式晶片，其中各晶片(10、20、30)分別具有至少二晶墊(13/14、23/24、33/34)，該至少二晶墊(13/14、23/24、33/34)係分開地設在各晶片(10、20、30)之第一面(11、21、31)上，其中當各晶片(10、20、30)以覆晶式封裝而分別電性連結地設在該載板40上時，設在各晶片(10、20、30)之第一面(11、21、31)上之各晶墊(13/14、23/24、33/34)能分別藉導電材50而分開地電性連結至該載板40上所預設之各連接線路43(43a、43b、43c)。

在該發光單元1之載板40上所預設之各連接線路43(43a、43b、43c)係包含平面式線路層、穿孔式線路或其組合如圖2、4、6、8所示，由於各連接線路43(43a、43b、43c)之製作乃係利用現有技術如印刷電路板(PCB)製造技藝依設計需要所能完成者，故在此不另贅述。

此外，參考圖5-6或圖7-8，當該紅LED晶片10係垂直式晶片而該綠LED晶片20與該藍LED晶片30係水平式晶片時，該紅LED晶片10具有至少二晶墊13、14，其中至少一晶墊14係設在該LED晶片10之第一面11上，而其他至少一晶墊13係設在相對之第二面12上如圖6、8所示，則當各晶片(10、20、30)以覆晶式封裝而分別電性連結地設在該載板40上時，設在該紅LED晶片10第一面11上之至少一晶墊14及設在該綠LED晶片20與該藍LED晶片30第一面21、31上之各晶墊23及24、33及34係分別藉導電材50以分開地電性連結至該載板40所預設之各連接線路43(43a、43b、43c)，而設在該紅LED晶片10第二面12上之至少一晶墊13則進一步藉導電材50a以電性連結至設在該載板40第一面41上且位於該凹槽44外緣所預設之連接線路43a。

再參考圖7、8，為設計或製作需要，可在該載板40第一面41上供設置該綠LED晶片20與該藍LED晶片30之對應位置20a、30a進一步各設有一凹槽44a供置入該綠LED晶片20與該藍LED晶片30並形成電性連結，其中該凹槽44a之作用功能類似於該凹槽44，主要是用以使該紅LED晶片10、綠LED晶片20及藍LED晶片30在封裝於該載板40上之後，各LED晶片(10、20、30)能在該載板40上形成共平面狀態，如圖8所示各LED晶片(10、20、30)皆齊平於A平面。

此外，參考圖2、4、6、8，為保護各LED晶片(10、20、30)在置入各凹槽44或44a中之穩固性，得進一步於各凹槽44或44a中填滿至少一保護材60。

此外，為該微發光二極體顯示器之設計或製作需要，該發光單元1之載板40得與該微發光二極體顯示器之基板1a形成一體，即各發光單元1之紅LED晶片10、綠LED晶片20、藍LED晶片30也能不使用該載板40而直接排列且電性連結地設在該基板1a上而但非用以限制本發明。

本發明之微發光二極體顯示器(Micro LED Display)之發光單元共平面結構，與本領域之先前技術相比，至少有下列優點：

(1)本發明藉由該載板40(或基板1a)上所設各凹槽44(或44a)之深度被設計成近乎(approximately)等於各LED晶片(10、20、30)之間的高度差，使該紅LED晶片10、綠LED晶片20及藍LED晶片30在封裝於該載板40(或基板1a)上之後，各LED晶片(10、20、30)能形成共平面狀態，藉此使該微發光二極體顯示器能在不同視角保持良好的發光均勻度。

(2)本發明在該載板40(或基板1a)上設置凹槽44(或44a)之技術，不論所使用之紅、綠、藍LED晶片(10、20、30)之結構型態是垂直式晶片或水平式晶片皆適用之，有利於製造端對紅、綠、藍LED晶片(10、20、30)結構型態之選擇並有效地降低成本。

(3)本發明在該載板40(或基板1a)上設置凹槽44(或44a)之技術，不但足以解決現有技術各LED晶片(10、20、30)無法形成共平面的問題，且不影響原有封裝製程。

以上所述僅為本發明的優選實施例，對本發明而言僅是說明性的，而非限制性的；本領域普通技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發明的保護範圍內。