TWI796799B

TWI796799B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI796799B
Application number: TW110136117A
Authority: TW
Inventors: 羅佳伶; 黃子瑜; 陳俊男; 王玟婷; 王錚亮
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-03-21
Also published as: TW202314670A

Abstract

一種顯示裝置，包括驅動背板、多個發光二極體元件、絕緣材料及反射導熱材料。驅動背板具有多個接墊組。多個發光二極體元件分別電性連接至多個接墊組。多個發光二極體元件與驅動背板具有多個間隙。絕緣材料至少填入多個間隙。反射導熱材料位於多個發光二極體元件的多個側壁與絕緣材料之間的容置空間。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種光電裝置，且特別是有關於一種顯示裝置。

發光二極體顯示裝置包括驅動背板及被轉置於驅動背板上的多個發光二極體元件。繼承發光二極體的特性，發光二極體顯示裝置具有省電、高效率、高亮度及反應時間快等優點。此外，相較於有機發光二極體顯示裝置，發光二極體顯示裝置還具有色彩易調校、發光壽命長、無影像烙印等優勢。因此，發光二極體顯示裝置被視為下一世代的顯示技術。然而，發光二極體元件上需覆蓋上一絕緣層，以保護其下的發光二極體元件及驅動背板，導致發光二極體元件的散熱不佳，且影響發光二極體元件的出光。

本發明提供一種顯示裝置，性能佳。

本發明的顯示裝置，包括驅動背板、多個發光二極體元件、絕緣材料及反射導熱材料。驅動背板具有多個接墊組。多個發光二極體元件分別電性連接至多個接墊組。多個發光二極體元件與驅動背板具有多個間隙。絕緣材料至少填入多個間隙。反射導熱材料位於多個發光二極體元件的多個側壁與絕緣材料之間的容置空間。

現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。

應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”可以是二元件間存在其它元件。

本文使用的“約”、“近似”、或“實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、“近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

圖1A至圖1H為本發明一實施例之顯示裝置10的製造流程的剖面示意圖。

圖2為本發明一實施例之顯示裝置10的上視示意圖。圖1H對應圖2的剖線I-I’。圖2示出圖1H的限位結構DAM、發光二極體元件150、反射導熱材料180、電子元件194及保護元件196，而省略圖1H之顯示裝置10的其它構件。

以下配合圖1A至圖1H及圖2說明本發明一實施例之顯示裝置10的製造流程及其構造。

請參照圖1A，首先，於載板101上，形成基底110。基底110具有背向載板101的內側面110a及面向載板101的外側面110b。舉例而言，在本實施例中，可在硬質的載板101上，形成軟性的基底110。硬質的載板101的材質可為玻璃、石英或其它可適用的材料；軟性的基底110的材質可為聚醯亞胺（polyimide；PI）、聚萘二甲酸乙醇酯（polyethylene naphthalate；PEN）、聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate；PET）、聚碳酸酯（polycarbonates；PC）、聚醚碸（polyether sulfone；PES）、聚芳基酸酯（polyarylate）、其它可適用的材料或前述至少二種材料的組合；但本發明不以此為限。

請參照圖1B，接著，於基底110的內側面110a上，形成驅動電路層120及多個接墊組130。驅動電路層120包括多個畫素驅動電路（未繪示），分別電性連接至多個接墊組130。基底110、設置於基底110上的驅動電路層120和電性連接至驅動電路層120的多個接墊組130形成一驅動背板BP。

舉例而言，在本實施例中，每一接墊組130可包括接墊131及接墊132，每一畫素驅動電路可包括資料線（未繪示）、掃描線（未繪示）、電源線（未繪示）、共通線（未繪示）、第一電晶體（未繪示）、第二電晶體（未繪示）及電容（未繪示），其中第一電晶體的第一端電性連接至資料線，第一電晶體的控制端電性連接至掃描線，第一電晶體的第二端電性連接至第二電晶體的控制端，第二電晶體的第一端電性連接至電源線，電容電性連接於第一電晶體的第二端及第二電晶體的第一端，第二電晶體的第二端電性連接至對應之接墊組130的接墊131，且共通線電性連接至所述對應之接墊組130的另一接墊132，但本發明不以此為限。

請參照圖1B及圖2，在本實施例中，驅動背板BP還可包括一限位結構DAM，設置於驅動電路層120上及/或驅動電路層120之中，且圍繞多個接墊組130。舉例而言，在本實施例中，限位結構DAM可為設置於驅動電路層120上的一阻擋牆。然而，本發明不以此為限，在另一實施例中，限位結構DAM也可以是設置於驅動電路層120之中的凹槽或其它可適用的限位結構。

請參照圖1B，接著，將多個發光二極體元件150轉置於驅動背板BP上，且使多個發光二極體元件150分別電性連接至驅動背板BP的多個接墊組130，其中多個發光二極體元件150與驅動背板BP具有多個間隙g。

在本實施例中，每一發光二極體元件150包括晶粒D、第一電極154、第二電極155及絕緣層156，其中晶粒D具有第一型半導體層151、第二型半導體層152及設置於第一型半導體層151與第二型半導體層152之間的主動層153，第一電極154電性連接至晶粒D的第一型半導體層151，第二電極155電性連接至晶粒D的第二型半導體層152，絕緣層156至少覆蓋晶粒D的側壁Da且露出第一電極154及第二電極155。

舉例而言，在本實施例中，發光二極體元件150的第一電極154及第二電極155上可分別設有第一導電材161、162，接墊組130的接墊131、132上可分別設有第二導電材141、142；將發光二極體元件150轉置於驅動背板BP上後，發光二極體元件150之第一電極154及第二電極155上的第一導電材161、162是分別設置於驅動背板BP上的第二導電材141、142上；接著，加熱驅動背板BP，便可透過第一導電材161、162與第二導電材141、142的共晶接合，將發光二極體元件150焊接於驅動背板BP上，並使發光二極體元件150的第一電極154及第二電極155分別電性連接至驅動背板BP之接墊組130的接墊131及接墊132；但本發明不以此為限。

請參照圖1C，接著，於驅動基板BP上形成絕緣材料170，其中絕緣材料170至少填入發光二極體元件150與驅動背板BP之間的間隙g。在本實施例中，絕緣材料170覆蓋第一導電材161、162、第二導電材141、142及接墊組130，以避免發光二極體元件150及接墊組130與後續形成的反射導熱材料180（繪示於圖1D）發生短路。具體而言，在本實施例中，可先將絕緣液（未繪示）塗佈於驅動基板BP上，利用限位結構DAM可避免所述絕緣液溢流至預定形成區外；透過毛細現象，所述絕緣液會自動填滿發光二極體元件150與驅動背板BP之間的間隙g並自動包圍發光二極體元件150之側壁150a的至少一部分；接著，再固化所述絕緣液，便可形成絕緣材料170。舉例而言，在本實施例中，間隙g的高度Hg可落在2μm到7μm的範圍，以使足量的絕緣材料170能將發光二極體元件150固定在驅動基板BP上，不因後製程而有良率損失，但本發明不以此為限。

在本實施例中，塗佈絕緣液的方法可為噴墨印刷法（ink-jet printing，IJP）、點膠塗佈（dispenser）或是其它塗佈方法；固化絕緣液的方法可為光固化、熱固化或其組合，但本發明不以此為限。在本實施例中，絕緣材料170可包括丙烯酸纖維（acrylic）、環氧樹脂（epoxy）或矽酮（silicone），但本發明不以此為限。此外，為幫助發光二極體元件150的出光，絕緣材料170的折射率以落在1.28到1.39的範圍為佳，但本發明不以此為限。

圖3示出利用電子顯微鏡所拍攝之本發明一實施例的驅動背板BP、發光二極體元件150及絕緣材料170。圖4為圖3之局部的放大圖。

請參照圖1C、圖2及圖3，由於絕緣材料170是利用上述塗佈及固化方法形成而非利用黃光製程形成，因此發光二極體元件150的側壁150a與絕緣材料170之間會有一容置空間R；此外，設置於發光二極體元件150與驅動背板BP之間隙g中的絕緣材料170會具有凹面172。

請參照圖1C，多個發光二極體元件150的多個側壁150a彼此面對面，絕緣材料170的凹面172與多個發光二極體元件150的多個側壁150a相連接，以定義容置空間R。多個發光二極體元件150的多個側壁150a在方向x上排列，容置空間R在方向x上具有寬度W1，且容置空間R的寬度W1隨著靠近驅動背板BP而減少。

在本實施例中，絕緣材料170具有一底角（tape angle）θ，底角θ為通過絕緣材料170之凹面172上之一點172a的切平面P與接墊132的接合面132a的夾角，且底角θ可落在10度到50度的範圍。在本實施例中，隨著絕緣材料170之凹面172上的一點172a遠離驅動背板BP，底角θ越大。換言之，在本實施例中，發光二極體元件150具有背向基底110的表面150b，越靠近發光二極體元件150的表面150b，絕緣材料170的凹面172越陡峭。

在本實施例中，發光二極體元件150的表面150b與接墊131的接合面131a在垂直於基底110的方向z上具有第一距離H1，絕緣材料170的一端170e與接墊131的接合面131a在垂直於基底110的方向z上具有第二距離H2，且第二距離H2小於或等於第一距離H1。簡言之，絕緣材料170的一端170e不會高於發光二極體元件150的表面150b，而絕緣材料170不會覆蓋發光二極體元件150的表面150b（即，發光二極體元件150的出光面），而影響發光二極體元件150的出光。

請參照圖1D，接著，於絕緣材料170上形成反射導熱材料180。反射導熱材料180位於多個發光二極體元件150的多個側壁150a與絕緣材料170之間的容置空間R。

在本實施例中，多個發光二極體元件150的多個側壁150a在方向x上排列，反射導熱材料180在方向x上具有寬度W2，且反射導熱材料180的寬度W2隨著靠近驅動背板BP而減少。在本實施例中，絕緣材料170的凹面172可接觸於反射導熱材料180。在本實施例中，反射導熱材料180實質上可填平多個發光二極體元件150與絕緣材料170之間的凹陷（即容置空間R），而反射導熱材料180的表面180b與多個發光二極體元件150之背向基底110的表面150b可形成一平整表面，但本發明不以此為限。在本實施例中，發光二極體元件150的表面150b與接墊131的接合面131a在垂直於基底110的方向z上具有第一距離H1，反射導熱材料180具有背向基底110的表面180b，反射導熱材料180的表面180b與接墊131的接合面131a在垂直於基底110的方向z上具有第三距離H3，且第三距離H3實質上等於第一距離H1，但本發明不以此為限。

在本實施例中，並非使用黃光製程形成反射導熱材料180。在本實施例中，可選擇性地使用噴墨印刷法（ink-jet printing，IJP）將反射導熱液（未繪示）分佈於容置空間R中；接著，再固化反射導熱液，以形成反射導熱材料180。在本實施例中，反射導熱材料180可包括基材及混入基材中的多個反射微粒。舉例而言，反射導熱材料180的基材例如是樹脂，反射導熱材料180的多個反射微粒例如是奈米銀粒，但本發明不以此為限。

請參照圖1E，接著，在驅動背板BP上形成透光的光學膜190，以覆蓋並保護多個發光二極體元件150及反射導熱材料180。在本實施例中，可利用膠層192將光學膜190貼合在驅動背板BP上。光學膜190設置於多個發光二極體元件150及反射導熱材料180上，而膠層192設置於光學膜190與多個發光二極體元件150之間以及光學膜190與反射導熱材料180之間。在本實施例中，由於絕緣材料170及反射導熱材料180不會覆蓋發光二極體元件150之背向基底110的表面150b，而膠層192可接觸於發光二極體元件150之背向基底110的表面150b，但本發明不以此為限。

請參照圖1F，接著，於驅動背板BP上形成電子元件194，其中電子元件194電性連接至驅動電路層120。根據電子元件194及驅動電路層120所提供的訊號，發光二極體元件150可提供對應的亮度，進而使顯示裝置10（標示於圖1H）能顯示畫面。舉例而言，在本實施例中，電子元件194可以是可撓性印刷電路板及/或驅動晶片，但本發明不以此為限。

請參照圖1G，接著，移除載板101，以露出基底110的外側面110b。舉例而言，在本實施例中，可使用雷射剝除載板101，但本發明不以此為限。請參照圖1H，接著，於基底110的外側面110b上，形成保護元件196，於此便完成本實施例的顯示裝置10。

值得一提的是，透過至少設置於驅動背板BP與多個發光二極體元件150之間隙g的絕緣材料170和設置容置空間R的反射導熱材料180，不但能保護發光二極體元件150，更能幫助發光二極體元件150的出光，並增加發光二極體元件150的散熱速度，以下配合圖5至圖16及其中的模擬數據說明之。

圖5為第一比較例之顯示裝置20-1的主要部M的剖面示意圖。

圖5之第一比較例之顯示裝置20-1的主要部M與本實施例之顯示裝置10的主要部M（可參照圖8）的差異在於：本實施例之顯示裝置10的主要部M（可參照圖8）包括驅動背板BP、發光二極體元件150、絕緣材料170及反射導熱材料180，而圖5之第一比較例之顯示裝置20-1的主要部M包括驅動背板BP及發光二極體元件150但不包括絕緣材料170及反射導熱材料180。

圖6示出在發光二極體元件150的功率為0.00054mW的情況下第一比較例之顯示裝置20-1的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖7示出在發光二極體元件150的功率為0.00162mW的情況下第一比較例之顯示裝置20-1的主要部M的熱分佈模擬示意圖。

圖8為本發明一實施例之顯示裝置10的主要部M的剖面示意圖。圖9示出在發光二極體元件150的功率為0.00054mW的情況下本發明一實施例之顯示裝置10的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖10示出在發光二極體元件150的功率為0.00162mW的情況下本發明一實施例之顯示裝置10的主要部M的熱分佈模擬示意圖。

圖11為本發明另一實施例之顯示裝置10A的主要部M的剖面示意圖。圖11之實施例的顯示裝置10A的主要部M與圖8之實施例的顯示裝置10的主要部M的差異在於：圖8之實施例的反射導熱材料180包括奈米銀粒，而圖11之實施例的反射導熱材料180A為一般的銀漿。

圖12示出在發光二極體元件150的功率為0.00054mW的情況下本發明另一實施例之顯示裝置10A的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖13示出在發光二極體元件150的功率為0.00162mW的情況下本發明另一實施例之顯示裝置10A的主要部M的熱分佈模擬示意圖。

圖14為第二比較例之顯示裝置20-2的主要部M的剖面示意圖。圖14之第二比較例的顯示裝置20-2的主要部M與圖8之實施例的顯示裝置10的主要部M的差異在於：圖14之第二比較例的顯示裝置20-2不包括反射導熱材料180，且圖14之第二比較例的顯示裝置20-2的絕緣材料170’覆蓋發光二極體元件150的側壁150a而不覆蓋發光二極體元件150的表面150b。

圖15示出在發光二極體元件150的功率為0.00054mW的情況下第二比較例之顯示裝置20-2的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖16示出在發光二極體元件150的功率為0.00162mW的情況下第二比較例之顯示裝置20-2的主要部M的熱分佈模擬示意圖。

比較對應一實施例之顯示裝置10的主要部M的圖9及圖10、對應另一實施例之顯示裝置10A的主要部M的圖12及圖13與對應第一比較例之顯示裝置20-1的主要部M的圖6及圖7及對應第二比較例的顯示裝置20-2的主要部M的圖15及圖16可知，本發明之實施例的顯示裝置10、10A的散熱效果佳。

圖17為本發明又一實施例之顯示裝置10B的剖面示意圖。圖17的顯示裝置10B與圖1H的顯示裝置10類似，兩者的差異在於：圖17之顯示裝置10B的限位結構DAM’與圖1H之顯示裝置10的限位結構DAM不同。

請參照圖17，在本實施例中，限位結構DAM’可以是設置於驅動電路層120之中的至少一凹槽。凹槽的數量及或寬度均可視實際需求而調整，本發明並不加以限制。

10、10A、10B、20-1、20-2:顯示裝置 101:載板 110:基底 110a:內側面 110b:外側面 120:驅動電路層 130:接墊組 131、132:接墊 131a、132a:接合面 141、142:第二導電材 150:發光二極體元件 150a、Da:側壁 150b:表面 151:第一型半導體層 152:第二型半導體層 153:主動層 154:第一電極 155:第二電極 156:絕緣層 161、162:第一導電材 170、170’:絕緣材料 170e:一端 172:凹面 172a:點 180、180A:反射導熱材料 180b:表面 190:光學膜 192:膠層 194:電子元件 196:保護元件 BP:驅動背板 D:晶粒 Da:側壁 DAM、DAM’:限位結構 g:間隙 H1:第一距離 H2:第二距離 H3:第三距離 Hg:高度 M:主要部 P:切平面 R:容置空間 W1、W2:寬度 x、z:方向 I-I’:剖線 θ:底角

圖1A至圖1H為本發明一實施例之顯示裝置10的製造流程的剖面示意圖。圖2為本發明一實施例之顯示裝置10的上視示意圖。圖3示出利用電子顯微鏡所拍攝之本發明一實施例的驅動背板BP、發光二極體元件150及絕緣材料170。圖4為圖3之局部的放大圖。圖5為第一比較例之顯示裝置20-1的主要部M的剖面示意圖。圖6示出在發光二極體元件150的功率為0.00054mW的情況下第一比較例之顯示裝置20-1的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖7示出在發光二極體元件150的功率為0.00162mW的情況下第一比較例之顯示裝置20-1的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖8為本發明一實施例之顯示裝置10的主要部M的剖面示意圖。圖9示出在發光二極體元件150的功率為0.00054mW的情況下本發明一實施例之顯示裝置10的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖10示出在發光二極體元件150的功率為0.00162mW的情況下本發明一實施例之顯示裝置10的主要部 M的熱分佈模擬示意圖。圖11為本發明另一實施例之顯示裝置10A的主要部M的剖面示意圖。圖12示出在發光二極體元件150的功率為0.00054mW的情況下本發明另一實施例之顯示裝置10A的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖13示出在發光二極體元件150的功率為0.00162mW的情況下本發明另一實施例之顯示裝置10A的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖14為第二比較例之顯示裝置20-2的主要部M的剖面示意圖。圖15示出在發光二極體元件150的功率為0.00054mW的情況下第二比較例之顯示裝置20-2的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖16示出在發光二極體元件150的功率為0.00162mW的情況下第二比較例之顯示裝置20-2的主要部M的熱分佈模擬示意圖。圖17為本發明又一實施例之顯示裝置10B的剖面示意圖。

10:顯示裝置

110:基底

110a:內側面

110b:外側面

120:驅動電路層

130:接墊組

131、132:接墊

131a、132a:接合面

141、142:第二導電材

150:發光二極體元件

150a、Da:側壁

150b:表面

151:第一型半導體層

152:第二型半導體層

153:主動層

154:第一電極

155:第二電極

156:絕緣層

161、162:第一導電材

170:絕緣材料

170e:一端

172:凹面

172a:點

180:反射導熱材料

180b:表面

190:光學膜

192:膠層

194:電子元件

196:保護元件

BP:驅動背板

D:晶粒

Da:側壁

DAM:限位結構

H1:第一距離

H2:第二距離

H3:第三距離

Hg:高度

P:切平面

R:容置空間

W1、W2:寬度

x、z:方向

I-I’:剖線

θ:底角

Claims

一種顯示裝置，包括：一驅動背板，具有多個接墊組；多個發光二極體元件，分別電性連接至該些接墊組，其中該些發光二極體元件與該驅動背板具有多個第一間隙；一絕緣材料，至少填入該些第一間隙，其中該絕緣材料覆蓋該些發光二極體元件的多個側壁的多個第一部分，該些發光二極體元件的該些側壁的多個第二部分超出該絕緣材料，該些發光二極體元件的該些側壁的該些第二部分與該絕緣材料定義一容置空間，且該容置空間與該驅動背板具有一第二間隙；以及一反射導熱材料，位於該些發光二極體元件的多個側壁與該絕緣材料之間的該容置空間。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些發光二極體元件的該些側壁彼此面對面，且該絕緣材料的一凹面與該些發光二極體元件的該些側壁相連接，以定義該容置空間。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該絕緣材料具有接觸於該反射導熱材料的一凹面。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該絕緣材料具有一底角，該底角為通過該絕緣材料之一凹面上之一點的一切平面與該些接墊組之一接墊的一接合面的一夾角，且該底角落在10度到50度的範圍。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些發光二極體元件的該些側壁在一方向上排列，該容置空間在該方向上具有一寬度，且該容置空間的該寬度隨著靠近該驅動背板而減少。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些發光二極體元件的該些側壁在一方向上排列，該反射導熱材料在該方向上具有一寬度，且該反射導熱材料的該寬度隨著靠近該驅動背板而減少。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該驅動背板包括一基底，每一發光二極體元件具有背向該基底的一表面，每一該發光二極體元件的該表面與該些接墊組之一接墊的一接合面在垂直於該基底的一方向上具有一第一距離，該絕緣材料的一端與該接墊的該接合面在垂直於該基底的該方向上具有第二距離，且該第二距離小於或等於該第一距離。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該驅動背板包括一基底，每一發光二極體元件具有背向該基底的一表面，每一該發光二極體元件的該表面與該些接墊組之一接墊的一接合面在垂直於該基底的一方向上具有一第一距離，該反射導熱材料具有背向該基底的一表面，該反射導熱材料的該表面與該接墊的該接合面在垂直於該基底的該方向上具有一第三距離，且該第三距離實質上等於該第一距離。
如請求項1所述的顯示裝置，更包括：一光學膜，設置於該些發光二極體元件及該反射導熱材料上；以及一膠層，設置於該光學膜與該些發光二極體元件之間以及該光學膜與該反射導熱材料之間；其中該驅動背板包括一基底，每一發光二極體元件具有背向該基底的一表面，且該膠層接觸於每一該發光二極體元件的該表面。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該驅動背板更具有：一限位結構，圍繞該些接墊組。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該反射導熱材料包括一基材及混入該基材中的多個反射微粒。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該絕緣材料的折射率落在1.28至1.39的範圍。