CN112349707A

CN112349707A - 阵列发光结构及其制造方法

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Publication number: CN112349707A
Application number: CN201910734649.9A
Authority: CN
Inventors: 苏信纶; 赖世伦; 梁建钦; 陈若翔; 林志豪
Original assignee: Lextar Electronics Corp
Current assignee: Lextar Electronics Corp
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-02-09

Abstract

一种阵列发光结构及其制造方法。阵列发光结构包含基板、多个显示单元、多个封装结构以及挡光结构。显示单元位于基板上方且包含多个发光元件。发光元件为红光发光元件、绿光发光元件或蓝光发光元件。封装结构分别包覆显示单元。封装结构具有顶面及底面，且顶面的面积小于底面的面积。挡光结构位于基板上方且围绕封装结构。挡光结构可降低光线的全反射以减少色偏现象的产生，并可避免相邻的显示单元的光线彼此干扰以减少混光(crosstalk)现象的发生。

Description

阵列发光结构及其制造方法

技术领域

本揭露是有关于一种阵列发光结构及一种阵列发光结构的制造方法。

背景技术

由于发光二极管(light-emitting diode,LED)具有寿命长、功耗低以及驱动简单等优点，因此广泛应用于各种照明领域中。一般来说，以发光二极管为发光元件的显示器具有多个像素(pixel)，每一个像素具有红、绿、蓝发光二极管晶片，而像素经排列后可形成全彩的发光二极管显示器。

然而，由于发光二极管显示器中相邻的像素常无法被明显区隔开来，因此容易产生混光现象进而无法提供明显的单点光源。此外，像素中的光线的全反射亦常导致严重的色偏现象，使得发光二极管显示器的色彩分布不均匀。

发明内容

本揭露的一技术态样为一种阵列发光结构。

根据本揭露一实施方式，一种阵列发光结构，包含基板、多个显示单元、多个封装结构以及挡光结构。显示单元位于基板上方且包含多个发光元件。发光元件为红光发光元件、绿光发光元件或蓝光发光元件。封装结构分别包覆显示单元。封装结构具有顶面及底面，且顶面的面积小于底面的面积。挡光结构位于基板上方且围绕封装结构。

在本揭露一实施方式中，封装结构的俯视形状为圆形或椭圆形。

在本揭露一实施方式中，封装结构的顶面与挡光结构的顶面实质上齐平。

在本揭露一实施方式中，封装结构与基板的接触角在45°至90°之间。

在本揭露一实施方式中，封装结构垂直投影于基板的总面积为a，且挡光结构垂直投影于基板的面积为b，且a/(a+b)的值在0.7512至0.8214之间。

在本揭露一实施方式中，封装结构具有侧壁，且侧壁包含弧形区段。

在本揭露一实施方式中，阵列发光结构的占黑比在70％至97％之间。

本揭露的另一技术态样为一种阵列发光结构的制造方法。

在本揭露一实施方式中，一种阵列发光结构的制造方法包含：设置多个显示单元于基板上，其中显示单元包含多个发光元件，且发光元件为红光发光元件、绿光发光元件或蓝光发光元件；形成多个封装结构于基板上，使得封装结构分别包覆显示单元，其中封装结构具有顶面及底面，且顶面的面积小于底面的面积；形成挡光结构于基板上，使得挡光结构包覆封装结构；研磨封装结构及挡光结构，使得封装结构由挡光结构裸露；以及切割挡光结构及基板。

在本揭露一实施方式中，形成封装结构于基板上包含：使用模具将封装材料成型于基板上；以及移除模具。

在本揭露一实施方式中，形成封装结构于基板上包含：以点胶的方式将封装材料成型于基板上。

根据本揭露上述实施方式，由于挡光结构围绕由封装结构所包覆的发光元件，因此可吸收穿透封装结构的侧壁的光线，进而降低光线的全反射以减少色偏现象的产生。此外，挡光结构可避免相邻的显示单元的光线彼此干扰，以有效降低显示单元之间的混光(crosstalk)现象。另外，由于在制造阵列发光结构时，可直接形成多个封装结构于基板上以包覆发光元件，因此可减少切割制程的步骤以有效降低生产成本。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：

图1绘示根据本揭露一实施方式的阵列发光结构的立体图；

图2绘示图1的阵列发光结构的上视图；

图3绘示图1的阵列发光结构的剖面图；

图4绘示各种阵列发光结构在不同角度下的色温关系图；

图5A及图5B绘示各种阵列发光结构的立体图；

图6绘示图1的阵列发光结构的制造方法的流程图；

图7至图12绘示图1的阵列发光结构的制造方法在各步骤的剖面图；

图13绘示根据本揭露另一实施方式的阵列发光结构的立体图；

图14绘示图13的阵列发光结构的上视图；

图15绘示图13的阵列发光结构的剖面图；

图16绘示图13的阵列发光结构的制造方法的流程图；

图17至图21绘示图13的阵列发光结构的制造方法在各步骤的剖面图。

【符号说明】

100、100'、100”、100a：阵列发光结构

110、110'、110”、110a：基板

120、120'、120”、120a：显示单元

122、122'、122”、122a：发光元件

122R、122R'、122R”、122Ra：红光发光元件

122G、122G'、122G”、122Ga：绿光发光元件

122B、122B'、122B”、122Ba：蓝光发光元件

123：侧壁

130、130'、130”、130a：封装结构

131、131a：顶面

132a：侧壁

133：侧壁

133a：弧形表面

135a：底面

136：封装材料

140、140a：挡光结构

141、141a：顶面

R1：半边长

R2：半径

r：曲率半径

P：距离

θ：接触角

H1、H2、H3、H3a、H4、H4a：高度

SP：空间

D1、D1a、D2：延伸方向

S10、S10a、S20、S20a、S30、S30a、S40、S40a、S50、S50a、S60：步骤

a-a、b-b：线段

具体实施方式

以下将以附图揭露本揭露的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭露。也就是说，在本揭露部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

图1绘示根据本揭露一实施方式的阵列发光结构100的立体图。图2绘示图1的阵列发光结构100的上视图。同时参阅图1及图2，阵列发光结构100包含基板110、多个显示单元120、多个封装结构130以及挡光结构140。显示单元120位于基板110上方且包含多个发光元件122。发光元件122为红光发光元件122R、绿光发光元件122G或蓝光发光元件122B。封装结构130分别包覆显示单元120，且封装结构130的俯视形状为矩形(例如半边长为R1的正方形)。挡光结构140位于基板110上方且围绕封装结构130。

在本揭露一实施方式中，发光单元122可为微发光二极管、单一发光二极管、以量子点(quantum dot)或以荧光粉作为波长转换物质的晶片级封装(chip scale package,CSP)或以荧光粉作为波长转换物质的晶片级封装。此外，封装结构130的材料可包含光学胶、硅氧树脂(silicone)或环氧树脂(epoxy)。封装结构130为透明无色或透明浅色。另外，挡光结构140的材料可包含以碳粉或染剂掺杂的光学胶、硅氧树脂或环氧树脂，使得挡光结构140为黑色且具有吸光性。由于挡光结构140为黑色结构且围绕由封装结构130所包覆的发光元件122，因此可吸收穿透封装结构130的侧壁的光线，进而降低光线的全反射以减少色偏现象的产生。

图3绘示图1的阵列发光结构100沿线段a-a的剖面图。同时参阅图1及图3，显示单元120可阵列地设置于基板110上，也就是说，挡光结构140位于相邻设置的显示单元120之间。由于每一个显示单元120可视为一个像素(pixel)，因此位于相邻像素之间的挡光结构140可避免相邻像素之间的光线彼此干扰，以有效降低像素之间的混光现象。此外，由于封装结构130的顶面131与挡光结构140的顶面141实质上齐平，因此可确保穿透封装结构130的侧壁133的光线被挡光结构140吸收，以有效避免相邻像素之间的光线彼此干扰。

图4绘示各种阵列发光结构100、100'、100”在不同角度下的色温(correlatedcolor temperature,CCT)关系图。图5A及图5B分别绘示阵列发光结构100'及阵列发光结构100”的立体图。同时参阅图1、图5A及图5B。阵列发光结构100'与阵列发光结构100的差异在于：阵列发光结构100'具有一体成型的封装结构130'，且不具有挡光结构140；而阵列发光结构100”与阵列发光结构100的差异在于：阵列发光结构100”不具有挡光结构140。

参阅下列表一，其分别列出图4中的阵列发光结构100、100'、100”在角度为70°时的色温CCT₇₀相对于在角度为0°时的色温CCT₀的变化，其以比值CCT₇₀/CCT₀(单位：％)表示。色温变化与色偏现象呈正向关系，也就是说，色温变化越大，色偏现象越严重。如表一所示，比值CCT₇₀/CCT₀的大小关系为：阵列发光结构100”＞阵列发光结构100＞阵列发光结构100'。换句话说，色偏现象的严重程度为：阵列发光结构100”＞阵列发光结构100＞阵列发光结构100'。

表一

阵列发光结构	100	100'	100”
				CCT<sub>70</sub>/CCT<sub>0</sub>(％)	22.4	1.1	34.8

参阅下列表二，其分别列出图4中的阵列发光结构100、100'、100”的混光程度B/A，其中A代表阵列发光结构100、100'、100”中的一个像素P1被点亮的亮度(单位：烛光/平方公尺,nits)，而B代表阵列发光结构100、100'、100”中相邻于像素P1的未被点亮的像素P2所量测到的亮度(单位：烛光/平方公尺,nits)。混光程度B/A与混光现象呈正向关系，也就是说，混光程度B/A越大，混光现象越严重。如表二所示，混光程度B/A的大小关系为：阵列发光结构100'＞阵列发光结构100”＞阵列发光结构100。换句话说，混光现象的严重程度为：阵列发光结构100'＞阵列发光结构100”＞阵列发光结构100。

表二

如表一及表二所示，虽然阵列发光结构100的色偏现象较阵列发光结构100'的色偏现象严重，但阵列发光结构100的色偏现象较阵列发光结构100”的色偏现象轻微，且阵列发光结构100的混光现象远较阵列发光结构100'、100”的混光现象轻微。换句话说，阵列发光结构100的挡光结构140可降低光线的全反射以减少色偏现象的产生，并可避免相邻像素(显示单元120)之间的光线彼此干扰以减少混光现象的发生。

应了解到，已叙述过的元件连接关系与功效将不再重复赘述，合先叙明。在以下叙述中，将说明阵列发光结构100的制造方法。

图6绘示图1的阵列发光结构100的制造方法的流程图。阵列发光结构100的制造方法包含下列步骤。在步骤S10中，设置多个显示单元于基板上。在步骤S20中，将封装材料成型于基板上，使得封装材料包覆显示单元。在步骤S30中，切割封装材料，以形成多个分别包覆显示单元的封装结构。在步骤S40中，形成挡光结构于基板上，使得挡光结构包覆封装结构。在步骤S50中，研磨封装结构及挡光结构，使得封装结构由挡光结构裸露。在步骤S60中，切割挡光结构及基板。在以下叙述中，将进一步说明上述各步骤。

图7绘示图1的阵列发光结构100的制造方法在步骤S10的剖面图，其剖面位置同图1的线段a-a。在步骤S10中，设置多个显示单元120于基板110上，其中显示单元120包含多个发光元件122，而发光元件122为红光发光元件122R、绿光发光元件122G或蓝光发光元件122B。在本揭露一实施方式中，以阵列的方式设置显示单元120，且每一个显示单元120可包含一个红光发光元件122R、一个绿光发光元件122G及一个蓝光发光元件122B。此外，红光发光元件122R、绿光发光元件122G及蓝光发光元件122B可呈直线排列，但并不用以限制本揭露，发光元件122之间的排列关系可依设计者的需求而定。

图8绘示图1的阵列发光结构100的制造方法在步骤S20的剖面图，其剖面位置同图1的线段a-a。在步骤S20中，使用模具将封装材料136成型于基板110上，使得封装材料136包覆显示单元120。在本揭露一实施方式中，封装材料136的高度H1不小于显示单元120中的发光元件122的高度H2，以确保显示单元120中的发光元件122被封装材料136完全包覆。

图9绘示图1的阵列发光结构100的制造方法在步骤S30的剖面图，其剖面位置同图1的线段a-a。在步骤S30中，执行切割制程以切割封装材料136，使得位于相邻显示单元120之间的部分封装材料136被移除以形成多个空间SP，且基板110由空间SP裸露。在执行切割制程后，便形成多个分别包覆显示单元120的封装结构130。在本揭露一实施方式中，可垂直于基板110的延伸方向D1执行切割制程，使得封装结构130的侧视形状为矩形。此外，可平行于发光元件122的侧壁123的延伸方向D2执行切割制程，使得封装结构130的俯视形状亦为矩形。另外，可透过深度控制使切割制程停止在期望的位置。

图10绘示图1的阵列发光结构100的制造方法在步骤S40的剖面图，其剖面位置同图1的线段a-a。在步骤S40中，使用模具将挡光材料成型于基板110上，以在移除模具后得到位于基板110上且包覆封装结构130的挡光结构140。详细来说，挡光结构140覆盖封装结构130的顶面131，并填充至图9的空间SP中以围绕封装结构130的侧壁133。在本揭露一实施方式中，挡光结构140紧密包覆封装结构130，也就是说，挡光结构140与封装结构130之间不具有空隙。

图11绘示图1的阵列发光结构100的制造方法在步骤S50的剖面图，其剖面位置同图1的线段a-a。在步骤S50中，研磨封装结构130的顶面131以及挡光结构140的顶面141，使得封装结构130由挡光结构140裸露，并使得封装结构130的顶面131与挡光结构140的顶面141实质上齐平，也就是说，封装结构130高度H3实质上等于挡光结构140的高度H4。

图12绘示图1的阵列发光结构100的制造方法在步骤S60的剖面图，其剖面位置同图1的线段a-a。在步骤S60中，执行切割制程以于相邻的封装结构130之间切割挡光结构140及基板110。在执行切割制程后，便可得到多个如图1所示的阵列发光结构100。在本揭露一实施方式中，可垂直于基板110的延伸方向D1执行切割制程。

图13绘示根据本揭露另一实施方式的阵列发光结构100a的立体图。阵列发光结构100a与阵列发光结构100的差异在于：阵列发光结构100a的封装结构130a的俯视形状为圆形或椭圆形。应了解到，由于阵列发光结构100a所包含的元件与阵列发光结构100所包含的元件相同，因此已叙述过的元件连接关系与功效将不再重复赘述，合先叙明。在以下叙述中，将针对阵列发光结构100a进行说明。

图14绘示图13的阵列发光结构100a的上视图。封装结构130a的俯视形状为圆形或椭圆形。为了清楚起见及方便说明，在以下叙述中，将针对包含俯视形状为圆形的封装结构130a的阵列发光结构100a进行说明。同时参阅图2及图13，由于半径R2为d的圆形的面积小于半边长R1为d的矩形的面积，因此半径R2为d且俯视形状为圆形的封装结构130a垂直投影于基板110a的面积小于半边长R1为d且俯视形状为矩形的封装结构130垂直投影于基板110的面积(如图2所示)。换句话说，当封装结构130a的俯视形状为圆形时，围绕封装结构130a的黑色挡光结构140a垂直投影于基板110a的面积较大。如此一来，可增加阵列发光结构100a中黑色物质垂直投影于基板110a的面积，以提升阵列发光结构100a的占黑比。上述占黑比的定义为(x-y)/x，其中x为基板110a的面积，y为基板110a上的非黑色物质(例如，发光元件122a或线路等)垂直投影于基板110a的面积。占黑比的大小会影响阵列发光结构100a在显示模式下所呈现的对比度。详细来说，占黑比越大，阵列发光结构100a在显示模式下所呈现的对比度越大。在本揭露一实施方式中，阵列发光结构100a的占黑比在70％至97％之间。此外，占黑比可在70％至80％、80％至90％或90％至97％之间。在上述范围中的占黑比可使得阵列发光结构100a在显示模式下呈现良好的对比度。

在本揭露一实施方式中，封装结构130a垂直投影于基板110a的总面积为a，而挡光结构140a垂直投影于基板110a的面积为b。由于挡光结构140a为黑色结构，因此a/(a+b)的值亦会影响占黑比的大小。详细来说，a/(a+b)的值越小(亦即挡光结构140a垂直投影于基板110a的面积为b越大)，占黑比越大。然而，由于阵列发光结构100a需透光，因此挡光结构140a垂直投影于基板110a的面积为b不能太大。在本揭露一实施方式中，a/(a+b)的值在0.7512至0.8214之间。此外，a/(a+b)的值可在0.76至0.78、0.78至0.80或0.80至0.82之间。在上述范围中的a/(a+b)的值可提升阵列发光结构100a的占黑比，并同时维持阵列发光结构100a的透光性。

图15绘示图13的阵列发光结构100a沿线段b-b的剖面图。同时参阅图14及图15，封装结构130a形状是依照下列式一及式二设计：

R2≦(1/2)P(式一)

r≧(1/2)P(式二)

其中R2为封装结构130a垂直投影于基板110a的半径，r为封装结构130a的曲率半径，P为相邻的显示单元120a之间的距离。以上述式一及式二设计的封装结构130a的顶面131a的面积小于底面135a的面积，且封装结构130a与基板110a的接触角θ在45°至90°之间。此外，接触角θ可在45°至55°、55°至65°、65°至75°、75°至85°或85°至90°之间。上述设计可增加黑色挡光结构140a垂直投影于基板110a的面积b，以提升阵列发光结构100a的占黑比，进而使得阵列发光结构100a在显示模式下呈现良好的对比度。此外，在本揭露一实施方式中，封装结构130a的侧壁132a包含弧形区段。

应了解到，已叙述过的元件连接关系与功效将不再重复赘述，合先叙明。在以下叙述中，将说明阵列发光结构100a的制造方法。

图16绘示图13的阵列发光结构100a的制造方法的流程图，其剖面位置同图13的线段b-b。阵列发光结构100a的制造方法包含下列步骤。在步骤S10a中，设置多个显示单元于基板上。在步骤S20a中，形成多个封装结构于基板上，使得封装结构分别包覆显示单元。在步骤S30a中，形成挡光结构于基板上，使得挡光结构包覆封装结构。在步骤S40a中，研磨封装结构及挡光结构，使得封装结构由挡光结构裸露。在步骤S50a中，切割挡光结构及基板。在以下叙述中，将进一步说明上述各步骤。

图17绘示图13的阵列发光结构100a的制造方法在步骤S10a的剖面图，其剖面位置同图13的线段b-b。在步骤S10a中，设置多个显示单元120a于基板110a上，其中显示单元120a包含多个发光元件122a，而发光元件122a为红光发光元件122Ra、绿光发光元件122Ga或蓝光发光元件122Ba。在本揭露一实施方式中，以阵列的方式设置显示单元120a，且每一个显示单元120a可包含一个红光发光元件122Ra、一个绿光发光元件122Ga及一个蓝光发光元件122Ba。此外，红光发光元件122Ra、绿光发光元件122Ga及蓝光发光元件122Ba可呈直线排列，但并不用以限制本揭露，发光元件122a之间的排列关系可依设计者的需求而定。

图18绘示图13的阵列发光结构100的制造方法在步骤S20a的剖面图，其剖面位置同图13的线段b-b。在步骤S20a中，形成多个封装结构130a于基板110a上，使得封装结构130a分别包覆显示单元120a。在本揭露一实施方式中，可使用模具将封装材料成型于基板110a上，并在移除模具后便可得到如图18所示的封装结构130a。在本揭露另一实施方式中，可以点胶的方式将封装材料成型于基板110a上，以省去模具的使用。不论是使用模具或是以点胶的方式将封装材料成型于基板110a上，皆可直接形成相邻设置的封装结构130a。如此一来，可减少多道切割制程的步骤以有效降低生产成本。

图19绘示图13的阵列发光结构100a的制造方法在步骤S30a的剖面图，其剖面位置同图13的线段b-b。在步骤S30a中，使用模具将挡光材料成型于基板110a上，以在移除模具后得到位于基板110a上且包覆封装结构130a的挡光结构140a。详细来说，挡光结构140a覆盖并围绕封装结构130a的弧形表面133a。在本揭露一实施方式中，挡光结构140a紧密包覆封装结构130a，也就是说，挡光结构140a与封装结构130a之间不具有空隙。

图20绘示图13的阵列发光结构100a的制造方法在步骤S40a的剖面图，其剖面位置同图13的线段b-b。在步骤S40a中，研磨封装结构130a的弧形表面133a及挡光结构140a的顶面141a，使得封装结构130a由挡光结构140a裸露，并使得封装结构130a的顶面131a与挡光结构140a的顶面141a实质上齐平，也就是说，封装结构130a的高度H3a等于挡光结构140a的高度H4a。在执行研磨后，便可得到具有顶面131a的面积小于底面135a的面积的封装结构130a。

图21绘示图13的阵列发光结构100a的制造方法在步骤S50a的剖面图，其剖面位置同图13的线段b-b。在步骤S50a中，执行切割制程以于相邻的封装结构130a之间切割挡光结构140a及基板110a。在执行切割制程后，便可得到多个如图12所示的阵列发光结构100a。在本揭露一实施方式中，可垂直于基板110a的延伸方向D1a执行切割制程。

根据本揭露上述实施方式，由于挡光结构围绕由封装结构所包覆的发光元件，因此可吸收穿透封装结构的侧壁的光线，进而降低光线的全反射以减少色偏现象的产生。此外，挡光结构可避免相邻的显示单元的光线彼此干扰，以有效降低显示单元之间的混光现象。另外，由于在制造阵列发光结构时，可直接形成多个封装结构于基板上以包覆发光元件，因此可减少切割制程的步骤以有效降低生产成本。

虽然本揭露已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种阵列发光结构，其特征在于，包含：

一基板；

多个显示单元，位于该基板上方，其中每一所述显示单元包含多个发光元件，且每一所述发光元件为红光发光元件、绿光发光元件或蓝光发光元件；

多个封装结构，分别包覆所述多个显示单元，其中每一所述封装结构具有顶面及底面，且该顶面的面积小于该底面的面积；以及

一挡光结构，位于该基板上方且围绕所述多个封装结构。

2.如权利要求1所述的阵列发光结构，其特征在于，每一所述封装结构的俯视形状为圆形或椭圆形。

3.如权利要求1所述的阵列发光结构，其特征在于，每一所述封装结构的顶面与该挡光结构的顶面实质上齐平。

4.如权利要求1所述的阵列发光结构，其特征在于，每一所述封装结构与该基板的接触角在45°至90°之间。

5.如权利要求1所述的阵列发光结构，其特征在于，所述多个封装结构垂直投影于该基板的总面积为a，且该挡光结构垂直投影于该基板的面积为b，且a/(a+b)的值在0.7512至0.8214之间。

6.如权利要求1所述的阵列发光结构，其特征在于，所述多个封装结构具有侧壁，且每一所述侧壁包含一弧形区段。

7.如权利要求1所述的阵列发光结构，其特征在于，该阵列发光结构的占黑比在70％至97％之间。

8.一种阵列发光结构的制造方法，其特征在于，包含：

设置多个显示单元于一基板上，其中每一所述显示单元包含多个发光元件，且每一所述发光元件为红光发光元件、绿光发光元件或蓝光发光元件；

形成多个封装结构于该基板上，使得所述多个封装结构分别包覆所述多个显示单元，其中每一所述封装结构具有顶面及底面，且该顶面的面积小于该底面的面积；

形成一挡光结构于该基板上，使得该挡光结构包覆所述多个封装结构；

研磨所述多个封装结构及该挡光结构，使得所述多个封装结构由该挡光结构裸露；以及

切割该挡光结构及该基板。

9.如权利要求8所述的阵列发光结构的制造方法，其特征在于，形成所述多个封装结构于该基板上包含：

使用一模具将一封装材料成型于该基板上；以及

移除该模具。

10.如权利要求8所述的阵列发光结构的制造方法，其特征在于，形成所述多个封装结构于该基板上包含：

以点胶的方式将一封装材料成型于该基板上。