TWI457890B - Display structure and display - Google Patents

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Description

顯示結構及顯示器
本發明是有關於一種顯示結構及顯示器，特別是指一種解析度高的顯示結構及顯示器。
參閱圖1，目前的發光二極體顯示器包括一印刷電路板(PCB)11、多數個設置於該印刷電路板11頂面且成陣列排列的發光二極體元件12，及多數個連接該印刷電路板底面的驅動電路元件13。
該印刷電路板11具有一絕緣的板本體111，及多數佈設於該板本體111且電連接該等發光二極體元件12及該等驅動電路元件13的傳輸電路112。該等發光二極體元件12成陣列排列地設置於該板本體111的頂面，每一發光二極體元件12包括至少一與其中之一傳輸電路112電連接的發光二極體晶片121，及一封裝該發光二極體晶片121的發光二極體封裝件122。每一傳輸電路112電連接二相鄰的發光二極體元件12，又，因該板本體111需供該等發光二極體元件12與該等驅動電路元件13設置，故該板本體111本身也具備承載的功用。
每一個驅動電路元件13具有一半導體晶片131，及一封裝該半導體晶片131並具有多數個對外電連接用的接腳(pin)133的驅動電路封裝件132。每一驅動電路元件13連接於該印刷電路板11上，並透過該等接腳133與該等傳輸電路112對應電連接，而供該半導體晶片131與該等傳輸電 路112對應電連接。
當外界的電能與電訊號自該等驅動電路元件13的接腳133經該傳輸電路112至該等發光二極體元件12時，該等發光二極體元件12接受電能及電訊號而發出預定亮度的光。若該等發光二極體元件12包括多個分別在接受電能時發出不同波長範圍的光且彼此電連接的發光二極體晶片122時，該等發光二極體元件12還可受電訊號的控制而分別調整該等發光二極體晶片121的光亮度，進而混合發出預定色彩的混光，且每一發光二極體元件12代表一像素，而使該等發光二極體元件12的光相配合而形成一對外發出預定影像。
其中，該等驅動電路元件13的半導體晶片131的製作過程是先在一個半導體晶圓上，透過重覆微影、薄膜沉積、蝕刻及擴散等積體電路製程，而形成多數個間隔排列的半導體晶片131，且每一半導體晶片131等效成為一個獨立的驅動積體電路，再切割該半導體晶圓而使該等半導體晶片131分離；接著，以該驅動電路封裝件132封裝每一個半導體晶片131，而完成該驅動電路元件13的製作。此外，該等傳輸電路112也是在該印刷電路板上經過重覆微影及蝕刻步驟而形成。因此，當該等驅動電路元件13與該印刷電路板11連接時，每一驅動電路元件13的接腳133需精確地對準欲連接的傳輸電路112，才能供電流順利導通。
雖然，將目前發光二極體顯示器輕薄化為積極發展的目標之一，但由於目前的發光二極體顯示器是分別先封裝 每個驅動電路元件13與每個發光二極體元件12，再於該印刷電路板11形成該等驅動電路112，最後，再組裝該等元件12、13，封裝過程極為繁複。且發光二極體顯示器整體的厚度必為發光二極體元件12、印刷電路板11，及驅動電路元件13厚度的總合，而無法再有效地薄化整體的厚度。
再者，目前的發光二極體顯示器的解析度需要不斷提升，故每一單位面積需有更多的像素(也就是發光二極體元件12)，則該等發光二極體元件12必須更緊密地排列，使二個相鄰的發光二極體元件12的間距(pitch)更小，才能供發光二極體顯示器表現出更細緻的影像。然而，當該等發光二極體元件12的間距微縮時，該印刷電路板11的傳輸電路112與該等驅動電路元件13的接腳133也需相對應地縮小尺寸，而提升該等驅動電路元件13對準並連接該等傳輸電路112的困難度，造成分別銲接該等傳輸電路112與該等驅動電路元件13的失敗率增加，導致發光二極體顯示器無法有效地作動及產生預定影像。
因此，本發明之目的，即在提供一種解析度高而可產生細緻影像的顯示結構。
此外，本發明之另一目的，即在提供一種解析度高而可產生細緻影像的顯示器。
於是，本發明顯示結構，於接受電能及電訊號時直接發光並產生預定影像，包含一晶片本體，及多數個發光二極體元件。
該晶片本體包括一半導體材料構成的基底、多數個成陣列排列地形成於該基底的驅動電路，及多數個與該等驅動電路同步形成於該基底且電連接二相鄰驅動電路而用以傳送外界電能與電訊號至該等驅動電路的傳輸電路。
該等發光二極體元件成陣列排列地設置於該晶片本體並對應連接該等驅動電路，當任一驅動電路接受該傳輸電路傳送的電訊號時，對應連接該驅動電路的發光二極體元件受控制發光而產生預定影像。
又，本發明之顯示器，包含一顯示結構，及一顯示器封裝件。
該顯示結構於接受電能及電訊號時直接發光並產生預定影像，並包括一晶片本體，及多數個發光二極體元件。該晶片本體包括一半導體材料構成的基底、多數個成陣列排列地形成於該基底的驅動電路，及多數個與該等驅動電路同步形成於該基底且電連接二相鄰驅動電路而用以傳送外界電能與電訊號至該等驅動電路的傳輸電路。該等發光二極體元件成陣列排列地設置於該晶片本體並對應連接該等驅動電路，當任一驅動電路接受該傳輸電路傳送的電訊號時，對應連接該驅動電路的發光二極體元件受控制發光而產生預定影像。
該顯示器封裝件封裝該顯示結構並供該等發光二極體元件產生的預定影像穿透至外界。
該傳輸電路直接形成於半導體材料構成的基底，而不需再另外設置於印刷電路板或承載板，且 多數個驅動電路同步形成於基底而不需再個別獨立地封裝，也有效簡化封裝製程。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖2、圖3，本發明顯示結構的一第一較佳實施例於接受電能及電訊號時直接發光並產生預定影像，並包含一晶片本體2，及多數個發光二極體元件3。
該晶片本體2包括一半導體材料構成的基底21、多數個成陣列排列地形成於該基底21的驅動電路22，及多數個電連接二個相鄰驅動電路22的傳輸電路23。在該第一較佳實施例中，適於成為該基底21的半導體材料為矽晶圓，但不以矽晶圓為限，也可視驅動電路22的需求而為其他種類的半導體材料，例如鍺晶圓，或三-五族半導體材料構成的晶圓。
該等驅動電路22、傳輸電路23透過微影(lithography)、蝕刻(etching)、薄膜沈積(thin film deposition)，及擴散(diffusion)等積體電路製程同步形成於該基底，且該等驅動電路22可彼此靠抵，也可藉由未形成驅動電路22的基底21而彼此間隔。其中，形成該等驅動電路22的積體電路製程通常由形成二極體及電晶體為主的前段製程(front end)， 與形成電感及金屬連線的後段製程(back end)為主所組成。每一驅動電路22具有一形成於頂面而可導電的連接部221。該等傳輸電路23電連接二相鄰驅動電路22，而將電能與電訊號自其中之一驅動電路22傳送至其中之另一驅動電路22。
另外，在此所稱之同步形成是與該等驅動電路22同樣地使用積體電路製程製得該等傳輸電路23。該等傳輸電路23可於積體電路製程的後段製程中進行；或當該傳輸電路23還需例如電阻等的等效電元件，也可從積體電路製程的前段製程即開始進行，並實質與該等驅動電路22同時完成。且該等驅動電路22與該等傳輸電路23形成於同一基底21而不切割該等電路，或獨立分離該等電路22、23。
該等發光二極體元件3成陣列排列地設置於該晶片本體2，並電連接該等驅動電路22，且在接受來自外界的電能時將電能轉換為光能而發光。其中，外界電能直接傳送至該等發光二極體元件3為較佳的電能傳送方式，但也可經由對應的驅動電路22傳送至該等發光二極體元件3；再者，無論是自外界直接傳送電能至該等發光二極體元件3，或是藉由驅動電路22傳送電能至該等發光二極體元件3，該等發光二極體元件3都由該等驅動電路22主動控制。
每一發光二極體元件3包括一個與對應的驅動電路22的連接部221連接的電極部31。在該第一較佳實施例中，每一驅動電路22頂面設置並電連接一個發光二極體元件3，該發光二極體元件3包括一連接該電極部31且於供電時 發出紅光的紅色發光二極體晶片32、一連接該電極部31且於供電時發出綠光的綠色發光二極體晶片33，及一連接該電極部31且於供電時發出藍光的藍色發光二極體晶片34，則每一發光二極體元件3所發出的光為混合該等發光二極體晶片32、33、34的混光。
通常，業界所稱之一個像素(pixel)，即指一個發光二極體元件3，也就是一個像素包括三個發光二極體晶片：分別為上述的一個紅色發光二極體晶片32、一個綠色發光二極體晶片33，及一個藍色發光二極體晶片34，且該第一較佳實施例的發光二極體元件3成陣列排列，即指該等像素成陣列排列。
值得一提的是，該發光二極體元件3視顯色需求，也可包括超過三個發光二極體晶片；例如，還可再包括於供電時發出紅光、藍光、綠光、黃光或紫光的發光二極體晶片。此外，該等發光二極體晶片32、33、34，通常為業界所稱之發光二極體的裸晶。
又，該等發光二極體元件3的發光二極體晶片32、33、34可視顯像的需求而有並排、環圍成多邊形，或彼此間隔等排列方式；又，其電連接方式也可為並聯、串聯或串並聯等方式，且該第一較佳實施例僅為其中一種發光二極體元件3的設置示意圖，而不以此為限，且此為所屬技術領域中具有通常知識者所熟習，在此也不再多加贅述。
當其中一個與外界電連接的驅動電路22接受來自外界的電能及電訊號，且該等發光二極體元件3接受外界電能 時，電訊號經由該等傳輸電路23傳送至該等驅動電路22、至少一發光二極體元件3發光，且該等發光二極體元件3受該等驅動電路22的控制，而相配合地產生預定影像。
該第一較佳實施例的傳輸電路23與驅動電路22同步形成於該半導體材料構成的基底21，並已於積體電路製程中同步形成，而不會產生目前印刷電路板的傳輸電路與驅動電路元件間銲接時對準不易的問題；此外，由於該等發光二極體元件3直接設置於該晶片本體2，且該晶片本體2已有該基底21可作承載的作用，故該等發光二極體元件3便不需如目前先設置作為承載作用的印刷電路板表面，而可省略原具有承載作用的印刷電路板，進而大幅薄化顯示結構的厚度。再者，該等驅動電路22可彼此靠抵，再配合該等發光二極體元件3連接於該等驅動電路22表面，因此，該等發光二極體元件3也可彼此緊鄰，而使二個相鄰的發光二極體元件3的間距極小，再配合每一驅動電路22控制每一發光二極體晶片32、33、34所發出紅光、綠光及藍光的發光亮度，並混合為具預定色彩的光，進而使本發明為全彩、解析度高，且影像細緻顯示結構。
特別地，或每一發光二極體元件3也可僅包括至少一個於供電時發出單一波長範圍的發光二極體晶片，仍可應用作為例如以灰階方式顯示的高解析度的顯示器。
參閱圖4，本發明顯示結構的一第二較佳實施例與該第一較佳實施例相似，其不同處在於該第二較佳實施例的顯示結構還包括與該等驅動電路22同步形成於該基底21的 一輸入電路24，及一輸出電路25。該輸入電路24與其中之一驅動電路22電連接，該輸出電路25與其中之另一驅動電路22電連接，外界電訊號透過該輸入電路24與輸出電路25的配合，而自與該輸入電路24傳送至與該輸入電路24連接的驅動電路22，再經該等傳輸電路23傳送至其餘的驅動電路22，而提供一完整的電性迴路，並同時供對應地連接該等驅動電路22的發光二極體元件3受該等驅動電路22的控制而產生預定影像。
參閱圖5、圖6，需說明的是，本發明第一較佳實施例的每一驅動電路22也可具有多數個連接部221，並利用該等連接部221對應連接多數個發光二極體元件3，則當每一驅動電路22在接受電訊號時，可同時分別控制與該驅動電路22連接的多個發光二極體元件3發出預定亮度及色彩的光。參閱圖7，類似地，該第二較佳實施例的每一驅動電路22也可具有多數個連接部221，並利用該等連接部221對應連接多數個發光二極體元件3，也同樣地可以將來自該輸入電路24的電訊號傳送至該等驅動電路22。參閱圖8，再者，還需提出的是，每一發光二極體元件3還可包括至少一個發光二極體封裝件35，該發光二極體封裝件35封裝該紅色發光二極體晶片32、綠色發光二極體晶片33，及藍色發光二極體晶片34，其封裝方式可視需求一併地封裝該該紅色發光二極體晶片32、綠色發光二極體晶片33，及藍色發光二極體晶片34；或，該發光二極體元件3還可包括多個發光二極體封裝件，該等封裝件分別封裝該紅色發光二 極體晶片32、綠色發光二極體晶片33，及藍色發光二極體晶片34，也就是先將該發光二極體晶片32、33、34封裝完成後再設置於該晶片本體2。且該發光二極體封裝件35的頂部為透明，而供該等發光二極體晶片32、33、34所發出的光仍可正向發光。
參閱圖9，此外，值得一提的是，本發明顯示結構封裝成為顯示器時，還包含一顯示器封裝件4。以該第二較佳實施例為例作說明，該顯示器封裝件4封裝該顯示結構，並供該等發光二極體元件3所產生的影像穿透至外界，進而隔離及避免該晶片本體2受外界的水氣或高溫影響所導致的老化。當該等發光二極體元件3未封裝時，該顯示器封裝件4也可封裝該晶片本體2與該等發光二極體元件3。
綜上所述，本發明顯示器將傳輸電路23與驅動電路22同步形成於半導體材料構成的基底21中，而不必如目前還需另外在印刷電路板中形成傳輸電路，除了解決印刷電路板與驅動電路元件間銲接時對準不易所導致組裝失敗率高的問題外，還透過直接將發光二極體元件3設置於晶片本體2上，而省略印刷電路板的使用及繁瑣的封裝製程，並大幅減少顯示器的厚度及材料成本；再者，當該等驅動電路22彼此鄰靠時，可使該等發光二極體元件3也彼此緊鄰，有效降低相鄰發光二極體元件3的間距，進而產生細緻且高解析度的影像，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧晶片本體
21‧‧‧基底
22‧‧‧驅動電路
221‧‧‧連接部
23‧‧‧傳輸電路
24‧‧‧輸入電路
25‧‧‧輸出電路
3‧‧‧發光二極體元件
31‧‧‧電極部
32‧‧‧紅色發光二極體晶片
33‧‧‧綠色發光二極體晶片
34‧‧‧藍色發光二極體晶片
35‧‧‧發光二極體封裝件
4‧‧‧顯示器封裝件
圖1是一剖視示意圖，說明目前一發光二極體顯示器；圖2是一局部立體圖，說明本發明顯示結構的一第一較佳實施例；圖3是一剖視示意圖，說明該第一較佳實施例；圖4是一剖視示意圖，說明本發明顯示結構的一第二較佳實施例；圖5是一俯視圖，說明本發明的驅動電路可連接多個發光二極體元件；圖6是一剖視示意圖，說明該第一較佳實施例的驅動電路可連接多個發光二極體元件；圖7是一剖視示意圖，說明該第二較佳實施例的驅動電路可連接多個發光二極體元件；圖8是一剖視示意圖，說明本發明的發光二極體元件還包括一個發光二極體封裝件；及圖9是一剖視示意圖，說明本發明顯示器包含該顯示結構，及一顯示器封裝件。
2‧‧‧晶片本體
21‧‧‧基底
22‧‧‧驅動電路
221‧‧‧連接部
23‧‧‧傳輸電路
3‧‧‧發光二極體元件
31‧‧‧電極部
32‧‧‧紅色發光二極體晶片
33‧‧‧綠色發光二極體晶片
34‧‧‧藍色發光二極體晶片

Claims (10)

  1. 一種顯示結構，於接受電能及電訊號時直接發光並產生預定影像，包含：一晶片本體，包括一半導體材料構成的基底、多數個成陣列排列地形成於該基底的驅動電路，及多數個與該等驅動電路同步形成於該基底且電連接二相鄰驅動電路而用以傳送外界電能與電訊號至該等驅動電路的傳輸電路；及多數個發光二極體元件，成陣列排列地設置於該晶片本體並對應連接該等驅動電路，當任一驅動電路接受該傳輸電路傳送的電訊號時，對應連接該驅動電路的發光二極體元件受控制發光而產生預定影像。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示結構，還包含與該等驅動電路同步形成於該基底的一輸入電路及一輸出電路，該輸入電路與其中之一驅動電路電連接，該輸出電路與其中之另一驅動電路電連接，外界電訊號透過該輸入電路與該輸出電路的配合，而自該輸入電路傳送至與該輸入電路電路連接的驅動電路，並經該等傳輸電路傳送至其餘該等驅動電路。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之顯示結構，其中，每一驅動電路頂面電連接至少一個發光二極體元件，該驅動電路具有一形成於頂面的連接部，連接於該驅動電路的發光二極體元件具有一與該連接部連接的電極部。
  4. 依據申請專利範圍第3項所述之顯示結構，其中，每一 發光二極體元件包括彼此電連接之一供電時發出紅光的紅色發光二極體晶片、一供電時發出綠光的綠色發光二極體晶片，及一供電時發出藍光的藍色發光二極體晶片。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述之顯示結構，其中，該發光二極體元件還具有一發光二極體封裝件，該發光二極體封裝件封裝該紅色發光二極體晶片、該綠色發光二極體晶片及藍色發光二極體晶片。
  6. 一種顯示器，包含：一顯示結構，於接受電能及電訊號時直接發光並產生預定影像，包括一晶片本體，包括一半導體材料構成的基底、多數個成陣列排列地形成於該基底的驅動電路，及多數個與該等驅動電路同步形成於該基底且電連接二相鄰驅動電路而用以傳送外界電能與電訊號至該等驅動電路的傳輸電路，及多數個發光二極體元件，成陣列排列地設置於該晶片本體並對應電連接該等驅動電路，當任一驅動電路接受該傳輸電路傳送的電訊號時，對應連接該驅動電路的發光二極體元件受控制發光而產生預定影像；及一顯示器封裝件，封裝該顯示結構，並供該等發光二極體元件產生的預定影像穿透至外界。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中，該顯示 結構還包括與該等驅動電路同步形成於該基底的一輸入電路及一輸出電路，該輸入電路與其中之一驅動電路電連接，該輸出電路與其中之另一驅動電路電連接，外界電訊號透過該輸入電路與該輸出電路的配合，而自該輸入電路傳送至與該輸入電路電路連接的驅動電路，並經該等傳輸電路傳送至其餘該等驅動電路。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述之顯示器，其中，該顯示結構的每一驅動電路頂面電連接至少一個發光二極體元件，該驅動電路具有一形成於頂面的連接部，連接於該驅動電路的發光二極體元件具有一與該連接部連接的電極部。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述之顯示器，其中，該顯示結構的每一發光二極體元件包括彼此電連接之一供電時發出紅光的紅色發光二極體晶片、一供電時發出綠光的綠色發光二極體晶片，及一供電時發出藍光的藍色發光二極體晶片。
  10. 依據申請專利範圍第8項所述之顯示器，其中，該顯示結構的每一發光二極體元件還具有一發光二極體封裝件，該發光二極體封裝件封裝該紅色發光二極體晶片、綠色發光二極體晶片及藍色發光二極體晶片。
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