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TWI832395B - 組裝型發光二極體顯示裝置 - Google Patents

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TWI832395B
TWI832395B TW111132112A TW111132112A TWI832395B TW I832395 B TWI832395 B TW I832395B TW 111132112 A TW111132112 A TW 111132112A TW 111132112 A TW111132112 A TW 111132112A TW I832395 B TWI832395 B TW I832395B
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黃炳凱
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聚積科技股份有限公司
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Abstract

一種組裝型發光二極體顯示裝置，包含一系統母板，及多個組裝子板。該系統母板具有一驅動電源電路單元及一閘極控制電路單元，該等組裝子板設置於該系統母板，每一個組裝子板具有一基板、至少兩組設置於該基板的發光二極體單元，及至少一電晶體開關，每一組發光二極體單元具有多個發光二極體且與相同的電晶體開關電連接。其中，該等發光二極體於該系統母板上成行列間隔排列，該驅動電源電路單元具有多條沿一第一方向同向延伸的電源線，該閘極控制電路單元具有多條沿一第二方向延伸的閘極線，同一條沿該第一方向排列的發光二極體與相應的一條電源線電連接，且同一組裝子板的至少一電晶體開關的閘極與同一條閘極線電連接。

Description

組裝型發光二極體顯示裝置
本發明是有關於一種發光二極體顯示裝置，特別是指一種組裝型態的發光二極體顯示裝置。
發光二極體(LED)，尤其是微型發光二極體(例如mini-LED或Micro-LED)，由於具有體積小、高亮度、發熱量低，以及省電等優點，近年來已廣泛應用於不同領域且已成為照明及光源的主流。然而，當需要使用大量的發光二極體，例如，將發光二極體應用於顯示器的顯示光源時，也因為其尺寸的微型化及應用時所需的巨額數量，不僅轉移過程耗時也容易造成轉移對位的公差問題，使得巨量轉移成為目前發微型發光二極體於商業化應用的一個重要瓶頸。
因此，本發明的目的，即在提供一種減少巨量轉移良率不足的組裝型發光二極體顯示裝置。
於是，本發明的組裝型發光二極體顯示裝置，包含一系統母板，及多個組裝子板。
該系統母板具有一驅動電源電路單元、一閘極控制電路單元。
該等組裝子板設置於該系統母板，每一個組裝子板具有一基板、至少兩組設置於該基板的發光二極體單元，及至少一電晶體開關，每一組發光二極體單元具有多個發光二極體，且同一組發光二極體單元的發光二極體與相同的該電晶體開關電連接。
其中，該等發光二極體於該系統母板上成行列間隔排列，該驅動電源電路單元具有多條沿一第一方向同向延伸的電源線，該閘極控制電路單元具有多條沿一與該第一方向相交的第二方向延伸的閘極線，位於同一條沿該第一方向排列的發光二極體與相應的一條電源線電連接，且位於同一組裝子板的至少一電晶體開關的閘極與同一條閘極線電連接，以接收時序訊號。
本發明的功效在於：利用組裝方式，將多個預先設有多數發光二極體及至少一個電晶體開關的組裝子板，以組裝方式裝設至一系統母板，而可藉由組裝子板同時轉移大量的發光二極體以減少巨量轉移的問題。
20:系統母板
21:板體
22:時序控制單元
23:驅動電源電路單元
231:驅動IC
232:電源線
24:閘極控制電路單元
241:閘極訊號控制器
G:閘極線
25:接地線路
30:組裝子板
31:基板
32:發光二極體單元
L:發光二極體
R、G、B:紅光、綠光、藍光發光二極體
T:電晶體開關
Y:第一方向
X:第二方向
V:正電壓源
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一俯視示意圖，說明本發明組裝型發光二極體顯示裝置的一實施例；圖2是一俯視示意圖，輔助說明圖1該實施例的其中一組裝子板的發光顯示單元；圖3是一俯視示意圖，說明該實施例的該等發光顯示單元與電晶體開關的另一電連接態樣；圖4是一俯視示意圖，說明該實施例的該等發光顯示單元與電晶體開關的另一實施態樣；及圖5是一俯視示意圖，說明該實施例的其中一組裝子板的發光顯示單元的發光二極體數量及排列方式的另一態樣。
有關本發明之相關技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。此外，要說明的是，本發明圖式僅為表示元件間的結構及/或位置相對關係，與各元件的實際尺寸並不相關。
參閱圖1、2，本發明組裝型發光二極體顯示裝置的一實施例，包含一系統母板20，及多個組裝子板30。
該系統母板20包括一板體21、設置於該板體21的一時序控制單元22，及分別與該時序控制單元22電連接的一驅動電源電路單元23、一閘極控制電路單元24，及一接地線路25。
詳細的說，該板體21可以是玻璃基板、矽基板、聚醯亞胺(Polyimide，PI)，或電路板等，於本實施例中該板體21是以具有電路結構的電路板為例說明。該時序控制單元22設置於該板體21並與該電路結構電連接，可用於分別提供時序訊號至該驅動電源電路單元23及該閘極控制電路單元24。該驅動電源電路單元23具有一與該時序控制單元22電連接的驅動IC231，及多條分別與該驅動IC231電連接的電源線232。該等電源線232彼此交錯間隔且沿一第一方向Y同向延伸，該驅動IC231可接收時序訊號並控制提供至該等電源線232的驅動電流。該閘極控制電路單元24具有一與該時序控制單元22電連接的一閘極訊號控制器241，及多條分別與該閘極訊號控制器241電連接的閘極線G，該等閘極線G沿一垂直該第一方向Y的第二方向X同向延伸。於本實施例中，是以該第一方向為Y方向，該第二方向為X方向為例說明，然實際實施時並不以此為限。
該等組裝子板30組設於該系統母板20上。每一個組裝子板30具有一面積小於該系統母板20之板體21的基板31、多組設置於該基板31的發光二極體單元32，及一個電晶體開關T。
該基板31可以是玻璃基板、矽基板、聚醯亞胺，或電路板等。每一組發光二極體單元32具有3個可發出3種不同色光，圖1以R、B、G分別表示可發出紅光、藍光、綠光的發光二極體L，且該電晶體開關T同時與該等發光二極體單元32的每一個發光二極體L電連接。
該等發光二極體L可以是一般尺寸(長x寬尺寸不大於100μm)，或是尺寸更小的mini-LED或micro LED(長x寬尺寸不大於20μm)。該電晶體開關T為場效電晶體(Field-Effect Transistor，FET)。例如該電晶體開關T可以是薄膜電晶體(Thin-Film Transistor，TFT)，並可透過半導體製程直接形成於該基板31，此外，該電晶體開關T會配合該基板31的材料而為N型電晶體或P型電晶體。舉例來說，若該基板31為玻璃基板，沉積於其表面的材料為非晶矽(Amorphous，Si)時，則僅可使用N型薄膜電晶體，而當為低溫多晶矽(LTPS)時，N型薄膜電晶體與P型薄膜電晶體可擇一使用；當該基板31為矽基板時，則N型電晶體或是P型電晶體均可。
要說明的是，位於同一基板31的該等發光二極體L可以是將多數形成於一原生磊晶基板的發光二極體L透過晶片轉移方式，以單次單晶片轉移方式或是單次多晶片方式轉移至該基板31；或是，可利用將該等發光二極體L預先對位形成於另一與該基板31 相應的透光基材，再以覆晶方式將該等發光二極體L電連接於該基板31(即令該透光基材與該基板31相對且該透光基材為出光面)。以前述方式形成的發光二極體L可直接單次轉移多個發光二極體L，或是將欲形成於每一基板31的所有發光二極體L一次轉移，而可無須經過繁雜的巨量轉移。
要再說明的是，當該等發光二極體L是利用單次多晶片方式轉移至該基板31時，該等發光二極體L可視與該電晶體開關T的電連接關係，而為共陰極或共陽極結構。此外，該等發光二極體L可以本身即利用發光材料不同而對外發出不同波長之光色，例如該等發光二極體L包括可分別發出至少紅光(R)、藍光(B)、綠光(G)三種光色的發光二極體L；或是該等發光二極體L可以是以發出相同光色的短波發光材料(藍光或紫外光發光材料)構成，再利用於出光面設置不同的光轉換材料，例如螢光粉或量子點等，將其進行波長轉換而對外發出不同波長之光色(例如紅光、藍光、綠光等)。前述該等發光二極體L的共陰極或共陽極等細部結構，以及該等發光二極體L的材料選擇為本技術領域者所周知，故不再多加贅述。
前述該組裝型發光二極體顯示裝置的組裝方式：是先將多數形成於另一基材上的發光二極體晶片L轉移至相應的該基板31，得到多組分佈設置於該基板31的發光二極體單元32，之後與相應的該電晶體開關T電連接即可得到多個組裝子板30。之後，將所 需數量的組裝子板30組設於該板體21，並分別將該等組裝子板30的電晶體開關T與該驅動電源電路單元23、該閘極控制電路單元24，及該接地線路25電連接，即可得到本發明該組裝型發光二極體顯示裝置。
配合參閱圖1，圖1是以該電晶體開關T為N型電晶體，該每一組裝子板30具有多組發光二極體單元32，且每一組發光二極體單元32具有3個可發出不同光色(R、G、B)之發光二極體L為例說明。當將該等具有多個發光二極體單元32的組裝子板30組設於該板體21時，該等發光二極體L會彼此間隔而成陣列排列，且該等發光二極體L可為共陰極結構。組裝後的該等發光二極體L的電連接方式為：位於同一列(column)排列的該等發光二極體L的正極與同一條相應的電源線232電連接，用以自該電源線232提供驅動電流至該等發光二極體L。位於同一組裝子板30且同一行(row)排列的發光二極體L的負極與位於該組裝子板30的電晶體開關T的汲極電連接，該電晶體開關T的閘極與相應的其中一條閘極線G電連接，源極則與該接地線路25電連接。
再參閱圖1，以圖1所示的線路佈局結構說明，且該驅動IC231為具有分時多行定電流掃描(time-multiplexing constant current)的LED驅動器(LED driver)說明。當利用本發明該發光二極體顯示元件進行分時掃描時，該驅動IC231可依據接收自該時序 控制單元22的時序訊號提供定電流至該等電源線232，該等閘極線G可接收自該閘極訊號控制器241提供的時序訊號，開啟相應的該電晶體開關T，以驅動電流至相應的該等發光二極體L。
由於本案每一組發光二極體單元32是由多個發光二極體L組成，因此，在將該等發光二極體單元32轉移至該基板31時可減少轉移次數而提高貼片效率。此外，當該等發光二極體L為微型發光二極體時，透過組裝方式將多片已承載有多組發光二極體單元32的組裝子板30組裝至該板體21，還可避免巨量轉移的對位公差問題及組裝過程該電路板的變形翹曲問題，而可更易於使用。
參閱圖3，要說明的是，當該電晶體開關T是使用P型薄膜電晶體時，該等發光二極體L也可以是共陽極結構，且組裝後的電連接方式為：位於同一列(column)排列的該等發光二極體L的負極與同一條相應的電源線232電連接並連接至該接地線路25，位於同一組裝子板30且同一行(row)排列的發光二極體L的正極與位於該組裝子板30的電晶體開關T的源極電連接，該電晶體開關T的閘極與相應的其中一條閘極線G電連接，汲極則電連接於一正電壓源(V)。由於其分時掃描控制方式與前述相同，故不再贅述。
於一些實施例中，用於組裝的每一組裝子板30的電晶體開關T的數量也可以是與該等發光二極體單元32的組數相對應。
具體的說，參閱圖4，再以該電晶體開關T為N型電晶體 為例說明。該每一組裝子板30具有多組發光二極體單元32，及多個數量與該等發光二極體單元32的組數相對應的電晶體開關T。每一個電晶體開關T的汲極分別對應電連接每一組發光二極體單元32的三個發光二極體L的負極，組裝後，位於同一個組裝子板30的兩個電晶體開關T的閘極則對應電連接於同一條閘極線G，其餘電連接關係如前所述，故不再多加說明。要說明的是，圖4是以該每一組發光二極體單元32對應電連接於同一個電晶體開關T為例，然實際實施時，也可以視需求及設計而以兩組、三組或多組發光二極體單元32電連接於同一個電晶體開關T，不以此為限。透過讓1個電晶體開關T帶載1組或多組發光二極體單元32，可減少寄生電容/電感效應提升顯示效果。
於另一些實施例中，於該組裝子板30的每一組發光二極體單元32的發光二極體L的數量也可以是3個以上。參閱圖5，圖5以該電晶體開關T為N型電晶體，且僅顯示該組裝子板30上的其中兩組發光二極體單元32，每組發光二極體單元32具有6個可發出不同光色(R、G、B)的發光二極體L，該等發光二極體L成兩排間隔交錯排列，再併接到該電晶體開關T，且所有的發光二極體L是電連接到同一個電晶體開關T為例說明。然而，實際實施時該發光二極體L的數量及排列方式並不以此為限，且該電晶體開關T的電晶體開關的數量也可以如前所述為一個電晶體開關T對應多組發光二極體 單元32或每組發光二極體單元32均對應一個電晶體開關T。
要說明的是，該等發光二極體L的排列方式可以是如圖4所示以交錯方式間隔成行列方式排列，或是其它排列方式，只要是可讓組裝後的該等發光二極體L於該板體21的排列可符合顯示的需求設計且易於與相應的電源線232電連接即可，並無特別限制。
綜上所述，本發明利用分段組裝方式，先將多組發光二極體單元32以分組轉移方式轉移至一面積較小的基板31，且每組發光二極體單元32具有多個發光二極體L，得到多個供用於組裝的組裝子板30。接著，再將多個已承載有多數發光二極體L的組裝子板30透過第二次組裝方式組設於該系統母板2的板體21。由於該組裝子板30的每一組發光二極體單元32是由多個發光二極體L組成，因此，在將該等發光二極體單元32轉移至該組裝子板30的基板31時可減少轉移次數而提高貼片效率。此外，當該等發光二極體L為微型發光二極體時，透過分段組裝方式將多片已承載有多組發光二極體單元32的組裝子板30組裝至該系統母板2的板體21，還可避免巨量轉移的對位公差問題及組裝過程該電路板的變形翹曲問題，而可更易於使用，故確實可達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍 內。
20:系統母板
21:板體
22:時序控制單元
23:驅動電源電路單元
231:驅動IC
232:電源線
24:閘極控制電路單元
241:閘極訊號控制器
G:閘極線
25:接地線路
30:組裝子板
L:發光二極體
Y:第一方向
X:第二方向

Claims (10)

  1. 一種組裝型發光二極體顯示裝置，包含：一系統母板，具有一驅動電源電路單元及一閘極控制電路單元；及多個組裝子板，相互靠抵的組設於該系統母板，每一個組裝子板具有一基板、至少兩組設置於該基板的發光二極體單元，及至少一電晶體開關，每一組發光二極體單元具有多個發光二極體，且同一組發光二極體單元的發光二極體與相同的電晶體開關電連接，其中，該等發光二極體於該系統母板成行列間隔排列，該驅動電源電路單元具有多條沿一第一方向同向延伸的電源線，該閘極控制電路單元具有多條沿一與該第一方向相交的第二方向延伸的閘極線，位於同一條沿該第一方向排列的發光二極體與相應的一條電源線電連接，且位於同一組裝子板的該至少一電晶體開關的閘極與同一條閘極線電連接，以接收時序訊號。
  2. 如請求項1所述的組裝型發光二極體顯示裝置，其中，該每一個組裝子板具有多組發光二極體單元，及多個分別對應該等發光二極體單元的電晶體開關，同一組發光二極體單元的發光二極體同時與其中一相應的電晶體開關電連接，且該每一個組裝子板的該等電晶體開關的閘極與該同一條閘極線電連接。
  3. 如請求項1所述的組裝型發光二極體顯示裝置，其中，該每一個組裝子板具有一個電晶體開關，該等發光二極體同 時與該電晶體開關電連接。
  4. 如請求項1所述的組裝型發光二極體顯示裝置，其中，該每一組發光二極體單元具有至少3個可發出不同光色的發光二極體。
  5. 如請求項1所述的組裝型發光二極體顯示裝置，其中，該每一個發光二極體單元的該等發光二極體是以共陰極或共陽極方式彼此電連接。
  6. 如請求項5所述的組裝型發光二極體顯示裝置，其中，該等發光二極體為共陰極結構，該每一個發光二極體的正極與該電源線電連接，負極與相應的該至少一電晶體開關電連接。
  7. 如請求項5所述的組裝型發光二極體顯示裝置，其中，其中，該等發光二極體為共陽極結構，該每一個發光二極體的負極與該電源線電連接，正極與相應的該至少一電晶體開關電連接。
  8. 如請求項1所述的組裝型發光二極體顯示裝置，其中，該系統母板還包含一接地線路及一時序控制單元，該至少一電晶體開關與該接地線路電連接，該驅動電源電路單元及該閘極控制電路單元與該時序控制單元電連接。
  9. 如請求項1所述的組裝型發光二極體顯示裝置，其中，該驅動電源電路單元還具有一與該等電源線電連接的驅動IC，用以控制提供至該等電源線的驅動電流。
  10. 如請求項1所述的組裝型發光二極體顯示裝置，其中，該組裝子板的基板可選自玻璃基板、矽基板、聚醯亞胺，或 電路板，該系統母板還具有一板體，該驅動電源電路單元及該閘極控制電路單元設置於該板體，且該板體可選自玻璃基板、矽基板、聚醯亞胺，或電路板。
TW111132112A 2022-08-25 2022-08-25 組裝型發光二極體顯示裝置 TWI832395B (zh)

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