TWI739700B - 具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法，包含提供具複數個光學凹穴結構之透明模板；填充光固化膠體於光學凹穴結構內；將透明模板與承載晶粒之基板相互對位壓合，使光學凹穴結構分別與次毫米發光二極體晶粒相互對應，且光固性膠體包覆次毫米發光二極體晶粒；照射UV光使光固化膠體凝固，而讓光固化膠體與次毫米發光二極體晶粒封裝為一體；及上下分離脫除透明模板。藉此達成一次性封裝具備光學效果之膠體至各晶粒上之功效，除具備高效率外，亦可確實地在各晶粒上形成所需形狀之光學結構，讓後續應用之出光效果符合預期。

Description

具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法

本發明係與次毫米發光二極體領域相關，尤其是一種具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法。

次毫米發光二極體(下稱Mini LED)意指晶粒尺寸在100到250微米的LED，為介於傳統LED與Micro LED之間的光學產品，現今隨著Mini LED之技術漸趨成熟，Mini LED之運用亦逐漸普及進而取代傳統LED。

Mini LED因為尺寸較小，故常有省略封裝晶粒之作法，一般會用點膠來進行阻絕外界水氣的封裝動作。又因實際應用上，Mini LED一次性被使用的顆粒數量較多，亦即諸多Mini LED晶粒會排滿整面板狀載體，故亦有在Mini LED 晶粒設置完畢後，再全部進行膠水塗佈之製程。

然而，無論是點膠或是塗佈膠水技術，實施於該種微型尺寸的LED以阻卻外界水氣時，仍存有諸多缺失。最大的問題在於，該些方式皆僅是將膠體覆蓋在Mini LED晶粒外，無法針對膠體進行塑型，因而該些膠體只有單純的保護功能，而不具備任何光學效用。故在目前的製程技術下，往往需要再設置例如燈杯等二次光學元件，才能達到調整各Mini LED出光狀態之功效。另一方面，前述之膠體設置技術，因膠體之厚薄與覆蓋狀態不易控制，也對後續的二次光學設計上帶來了極大的不便。

綜上，現有之Mini LED產品仍需封裝阻隔水氧，亦須外加二次燈杯或燈板補足二次光學設計，導致Mini LED之實際應用架構繁瑣且效率低下。對此，本發明人係集結多年從事相關行業之豐富經驗，構思並提出一種具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法，以解決現有技術缺失。

本發明之一目的，旨在提供一種具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法，其係可一次性地對大量之次毫米發光二極體晶粒進行具光學效果之一次光學膠體結構封裝作業，而具備高製程效率與高產品良率。

為達上述目的，本發明於一實施方式中揭露一種具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法，供以針對複數次毫米發光二極體晶粒進行封膠作業，其中該等次毫米發光二極體晶粒係間隔地排列於一基板上，包含以下步驟：提供一透明模板，其中該透明模板具有複數個光學凹穴結構；填充一光固化膠體於各該光學凹穴結構內；將該透明模板與該基板相互對位壓合，使各該光學凹穴結構分別與各該次毫米發光二極體晶粒相互對應，且各該光學凹穴結構內之該光固性膠體包覆各該次毫米發光二極體晶粒；照射UV光使該等光固化膠體凝固，而讓該等光固化膠體與該等次毫米發光二極體晶粒封裝為一體；及上下分離，以脫除該透明模板。據此，透過前述封膠方法即可達到針對大量次毫米發光二極體晶粒一次性地封裝形成具備光學效果之光學結構功效，並以脫模步驟移除固化膠體外之元件，而使次毫米發光二極體晶粒外僅有凝固後之光固化膠體此種一次光學結構，除了可增進製程效率，也可讓製成之產品在出光效果上更易符合預期。

於另一實施方式中係揭露該等光學凹穴結構之底面分別具有一凸出部，進而使包覆於該等次毫米發光二極體晶粒之該等光固化膠體之頂側於固化後具有一凹陷結構，如此以於該次毫米發光二極體晶粒上形成凹狀的一次光學膠體，進而達到展光之效能。

進一步地，於次一實施方式中則是揭示各該光學凹穴結構之該凸出部為具內凹表面之圓錐體，如此可使包覆於次毫米發光二極體晶粒外側之膠體具有更好的光學調整效果。

於一實施方式中係揭露該等光學凹穴結構是透過押出或射出成形方式形成於該透明模板上，以具備較好的結構尺規精準度與生產速度。

另為使包覆於次毫米發光二極體晶粒的光固化膠體具有更精準的結構外型，另一實施方式中係揭露該透明模板於該等光學凹穴結構之周側分別具有一擠料斜面，各該擠料斜面係由各該光學凹穴結構之邊緣向外延伸形成，以於產生溢膠狀況時可藉斜面將其導引至晶粒周側。

此外，為讓次毫米發光二極體晶粒受光固化膠體包覆後，能藉光固化膠體更易於形成完善的所需出光狀態，於再一實施方式中則揭示該等光學凹穴結構之底面分別具有一凸出部，且該等凸出部頂端為平面，當該等次毫米發光二極體晶粒之剖面長度為L時，該等凸出部之剖面頂端長度l為

L～

L。據此，即可讓光固化膠體可具有更大的對位裕度，而有利於生產製造。

綜上所述，本發明提出的具光學效果之次毫米發光二極體封膠方法，係針對次毫米發光二極體提供了具更好製程效率，以及更好光學調整效能之製程方法。透過前述封膠方法，係可一次性地對大量的次毫米發光二極體晶粒進行封膠作業，直接形成包覆在晶粒的具光學效果的一次光學膠體，而有別於現今針對傳統LED一次性結合相當於具有多個二次燈杯的導光材料的技術。本發明利用於透明模板填充高折射率之光固化膠體，再藉由照射UV光使膠體包覆於晶粒外凝固後，即可移除透明模板，而一次性地針對大量次毫米發光二極體晶粒封合具光學效果之一次光學結構，著實為現今相關領域前所未見之嶄新應用技術。進一步地，為使該方法更利於實施，以及讓經由該方法製成之膠體對次毫米發光二極體晶粒具有更好的光學調整效果等，於本發明中亦提出細部技術特徵，諸如光學凹穴結構之細部結構態樣，以及透明模具之製造方式等其餘實施狀態，而如上各段所述內容。

在次毫米發光二極體問世前，小尺寸LED點光源與導光板的結合應用技術是利用於導光板上設置對應傳統LED點光源的取光結構，再將導光板與傳統LED點光源相互對位組設，而藉由導光板之取光結構作為二次光學之燈杯或透鏡結構來調整點光源之出光狀態。當次毫米發光二極體出現後，其相關光學之產品中，目前僅有逐一點膠或是塗佈膠水等方式，以於次毫米發光二極體上形成單純用以阻絕水氣之膠體結構。若要調整次毫米發光二極體之光學效果，由於前述之方式皆無法對膠體進行塑型，因此目前仍是採用如過往較小尺寸之傳統LED的技術概念，設置例如燈杯等二次光學結構，讓光線穿透保護膠體後再透過燈杯調整，進而形成所需的出光狀態。部分特殊外型設計的二次光學元件，更是只能透過刀模切削等方式製成。故而該些習知技術中，大多僅有以導光板本體作為二次光學結構之技術內容，且部分之光學結構設計更是有不具脫模可能性之教示。

基於次毫米發光二極體於近年來漸受各業界廠商青睞，而致使應用需求漸趨提升，本發明人遂構思如何快速且簡易地製造使用次毫米發光二極體晶粒之供光產品，同時免除設置二次光學元件之設計與製程不便，以及所帶來的高成本缺失等，希冀提供更為優異之光學產品。於此，本發明人即提出一種具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法，以直接一次性地於次毫米發光二極體晶粒上封裝形成具光學效果之一次光學結構，以下即以文字結合圖式進行詳細說明，其中各圖式所繪示之結構長、寬、高等尺規大小、比例、形狀等，僅為利於示意說明本發明技術特徵，非表示實際尺規比例。

首先請參閱第1圖，其係為本發明一實施方式之方法流程示意圖。本發明之具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法，供以針對複數次毫米發光二極體晶粒9進行封膠作業，其中前述次毫米發光二極體晶粒9係間隔地排列於一基板P上。前述封膠方法包含以下步驟，提供一透明模板1，其中透明模板具有複數個光學凹穴結構10(步驟S10)。透明模板1之各光學凹穴結構10係對應次毫米發光二極體晶粒9之排列狀態所設置，於本實施方式中係以矩陣排列為例。其中，光學凹穴結構10之形狀，係可因應各種調光需求予以設計，僅需符合得以脫模之形狀條件即可。

接續，填充一光固化膠體2至各光學凹穴結構10內(步驟S11)，請一併參閱第2及3圖，其係為本發明一實施方式之透明模板並進行填入光固化膠體步驟之立體示意圖及透明模板填入光固化膠體後之局部剖面示意圖。第2圖中係以部分光學凹穴結構10填有光固化膠體2為例示意，於該作業步驟中，係針對各光學凹穴結構10填充光固化膠體2，直至每一光學凹穴結構10具有光固化膠體2，一併搭配第3圖觀之，其係顯示光學凹穴結構10填充有光固化膠體2後之狀態。各光學凹穴結構10皆填充好光固化膠體2後，即可將透明模板1與基板P相互對位壓合，使各光學凹穴結構10分別與各次毫米發光二極體晶粒9相互對應，且各光學凹穴結構10內之光固化膠體2包覆各次毫米發光二極體晶粒9(步驟S12)。請一併參閱第4及5圖，其係為本發明一實施方式將透明模板與基板相互對位之應用示意圖及將透明模板與基板壓合之局部剖面示意圖，具體實施上，係可將基板P由上往下蓋置於透明模板1上進行壓合，亦可反向操作，將透明模板1往下蓋置於基板P上進行壓合，其中由於光固化膠體2本質上係具有黏性，因此不會產生滴落問題。

將基板P與透明模板1相互對位壓合後，即可照射UV光使光固化膠體2凝固，而讓光固化膠體2與次毫米發光二極體晶粒9封裝為一體(步驟S13)。請一併參閱第5圖，透明模板1及基板P壓合而使光固化膠體2分別包覆於次毫米發光二極體晶粒9後，即可對透明基板1照射UV光以使光固化膠體2與次毫米發光二極體晶粒9封裝為一體。其中，特別一提的是，一般常見用以製成如導光板、燈杯、透鏡等二次光學元件之材料，其材料特性乃是在於可導光，惟一但受到UV光照射即會產生黃化現象，因此顯然地，本發明之透明基板1係不同於前述的導光光學材料，其係作為承載光固化膠體2與必須接受UV光照射以讓膠體凝固的角色，勢必無法選用如前所述之透明導光材料。藉此，也可進一步佐證本發明所提出之封膠方法，係與現有技術於已封裝後的次毫米發光二極體上增設二次光學元件之概念與技術截然不同。

於光固化膠體2凝固後，即將透明模板1與基板P上下分離，以脫除透明模板1(步驟S14)。請一併參閱第6圖，其係為本發明一實施方式上下分離透明模板與基板後之脫模應用局部剖面示意圖，基於前述，透明模板1係為用以裝填光固化膠體2以及讓UV光透過之組件，因此在光固化膠體2凝固後，必需將透明模板1以上下分離方式脫模移除，而僅讓光固化膠體2留置於基板P上，以避免影響出光表現，並讓次毫米發光二極體晶粒9之光線直接透過具有光學效果之光固化膠體2此種一次光學元件，調整其出光狀態。附帶一提的是，由於本發明之封膠方法係一次對大量間隔排列設置的次毫米發光二極體晶粒9進行施作，故係需透過上下分離方式予以脫除透明模板1。

透過前述之封膠方法，即可一次性地對大量次毫米發光二極體晶粒9，製成具有光學調整效能之一次光學膠體。有別於現有技術的二次光學設計，以及單純的點膠、塗佈膠水製程，透過本發明之封膠方法，則是可直接在次毫米發光二極體晶粒9上，形成包覆於晶粒且具有調光效能的封裝膠體。具體的施作步驟即如前述，利用具備光學凹穴結構10之透明模板1承載光固化膠體2，再使透明模板3與基板P對位壓合，讓光固化膠體2包覆於次毫米發光二極體晶粒9，並經由UV光照射而凝固形成具有調光效果的一次光學封膠，讓具次毫米發光二極體晶粒9之光源產品能具有更低成本與簡化構造之優點。

請復參閱第2、3及6圖，於本實施方式中，係以光學凹穴結構10之底面分別具有一凸出部101，進而使包覆於次毫米發光二極體晶粒9之光固化膠體2之頂側於固化後具有一凹陷結構30為例。亦即，透過凸出部101之結構設計，光固化膠體2填充於光學凹穴結構10後，即可因應凸出部101結構而塑造成對應形狀，當透明模板1與基板P對位壓合，並照射UV光使光固化膠體2凝固且脫除透明模板1後，包覆在次毫米發光二極體晶粒9的光固化膠體2於頂側位置即會形成對應凸出部的凹陷結構30，如此係可達調整次毫米發光二極體晶粒9發出光線達到分光之效果。

進一步地，為使光固化膠體2能對次毫米發光二極體晶粒9發出之光線具有更好的分光與展光效果，於一實施狀態下光學凹穴結構10之凸出部101為具內凹表面之圓錐體，以使光固化膠體2對應形成之凹陷結構30內表面呈外凸狀，以達前述之分光展光效能，如第2、3及6圖所示。

此外，為使光學凹穴結構10之尺規、造型更為精確，以避免包覆凝固於次毫米發光二極體晶粒9之光固化膠體2外觀不符所需，造成光線調整之偏差，光學凹穴結構10係可透過押出或射出成形方式形成於透明模板1上。

請進一步參閱第1及7圖，其中第7圖為本發明一實施方式另一實施狀態下將透明模板與基板壓合之局部剖面示意圖。於本實施狀態下，封膠方法之步驟皆同於前述內容，其差異在於透明模板1係於光學凹穴結構10之周側分別具有一擠料斜面102，且各擠料斜面102係由光學凹穴結構10之邊緣向外延伸形成。在進行透明模板1與基板P之對位壓合動作時，有可能發生些許的光固化膠體2受到次毫米發光二極體晶粒9之擠壓而略為向旁側溢出之現象，透過擠料斜面102結構，即可導引透明模板1與基板P相互壓合時向外溢出之膠體，使其集中於次毫米發光二極體晶粒9鄰近基板P處之邊側，且呈幾近平鋪於基板P表面之狀態，以防止影響凝固後之光固化膠體2的結構形狀，並由於次毫米發光二極體晶粒9之出光係具有指向性，因此在鄰近基板P處位置的膠體並不會對出光造成影響。

此外，於本實施態樣中，光學凹穴結構10底面亦分別具有凸出部101，且凸出部101頂端為平面，當次毫米發光二極體晶粒9之剖面長度為L時，凸出部101之剖面頂端長度l為

L～

L。如此，光固化膠體2包覆於次毫米發光二極體晶粒9並凝固後，會於頂端對應形成具有平面的凹陷結構，除了可據此達到分光展光效果，也可讓膠體與晶粒之對位具有更大裕度，亦即在此結構狀態下，係能達到在不過度影響調光效果下，大幅降低對位所帶來之影響的功效。

綜上所述，本發明提出的具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法，能一次性地針對大量的次毫米發光二極體晶粒封裝形成具有光學效果的膠體，提供有別於現有的二次光學結構技術，或是點膠、塗佈膠水等於晶粒外製成無法塑型的保護膠體技術。本發明的具體手段步驟係如前各段落所述，利用透明模板上的光學凹穴結構，填入光固化膠體，再將光固化膠體壓合至次毫米發光二極體晶粒使其被包覆，最後透過UV光照射並脫除透明模板，就可讓具有光學調整效能的膠體包覆設於次毫米發光二極體晶粒，藉此調整出光表現。本發明的封膠方法，除了具備簡易快速的製程優點，也為近年來漸被重視的次毫米發光二極體元件帶來了嶄新的技術手段，突破現有技術的困境，而能產出具有優異出光效能與低組件成本與生產成本的供光產品，期盼能藉此讓次毫米發光二極體的應用更為廣泛。

1:透明模板

10:光學凹穴結構

101:凸出部

102:擠料斜面

2:光固化膠體

9:次毫米發光二極體晶粒

P:基板

L:次毫米發光二極體晶粒之剖面長度

l:凸出部剖面之頂端長度

S10~S14:步驟

第1圖，為本發明一實施方式之方法流程示意圖。 第2圖，為本發明一實施方式之透明模板並進行填入光固化膠體步驟之立體示意圖。 第3圖，為本發明一實施方式中透明模板填入光固化膠體後之局部剖面示意圖。 第4圖，為本發明一實施方式將透明模板與基板相互對位之應用示意圖。 第5圖，為本發明一實施方式將透明模板與基板壓合後之局部剖面示意圖。 第6圖，為本發明一實施方式上下分離透明模板與基板後之脫模應用局部剖面示意圖。 第7圖，為本發明一實施方式另一實施狀態下將透明模板與基板壓合後之局部剖面示意圖。

S10~S14:步驟

Claims (3)

1. 一種具光學效果之次毫米發光二極體晶粒封膠方法，供以針對複數次毫米發光二極體晶粒進行封膠作業，其中該等次毫米發光二極體晶粒係間隔地排列於一基板上，包含以下步驟：提供一透明模板，其中該透明模板具有複數個光學凹穴結構，其中，該等光學凹穴結構之底面分別具有一凸出部，且該等凸出部頂端為平面，當該等次毫米發光二極體晶粒之剖面長度為L時，該等凸出部之剖面頂端長度1為¼L~

   

   L；填充一光固化膠體於各該光學凹穴結構內；將該透明模板與該基板相互對位壓合，使各該光學凹穴結構分別與各該次毫米發光二極體晶粒相互對應，且各該光學凹穴結構內之該光固性膠體包覆各該次毫米發光二極體晶粒；照射UV光使該等光固化膠體凝固，而讓該等光固化膠體與該等次毫米發光二極體晶粒封裝為一體；及上下分離，以脫除該透明模板。
2. 如請求項1所述之具光學效果之次毫米發光二極體封膠方法，其中，該等光學凹穴結構是透過押出或射出成形方式形成於該透明模板上。
3. 如請求項1所述之具光學效果之次毫米發光二極體封膠方法，其中，該透明模板於該等光學凹穴結構之周側分別具有一擠料斜面，各該擠料斜面係由各該光學凹穴結構之邊緣向外延伸形成。

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