CN112951868B - 透气且防水的微型发光二极管显示器 - Google Patents

透气且防水的微型发光二极管显示器 Download PDF

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Abstract

本发明是一种透气且防水的微型发光二极管显示器，包含显示模块以及疏水层。显示模块包含基板、电极层以及微型发光二极管装置。基板具有第一表面、第二表面以及至少一个空气通道，第二表面相对于第一表面，空气通道自第一表面延伸至第二表面。电极层设置于基板的第一表面上，并接触基板的第一表面。空气通道具有开口在基板的第一表面上，电极层与开口分离。微型发光二极管装置设置于电极层上，并具有小于或等于2500平方微米的发光面积。疏水层至少部分覆盖显示模块的一侧。上述结构配置使得本案的微型发光二极管显示器「可透气」且防水，因此可应用于穿戴式装置以提供舒适的穿戴体验，并能够在户外使用。

Description

透气且防水的微型发光二极管显示器
技术领域
本发明是关于一种透气且防水的微型发光二极管显示器。
背景技术
本节的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成先前技术。
近年来，穿戴式电子装置的普及度迅速地增长。穿戴式电子装置的舒适度对于整体的使用者体验与使用者满意度至关重要，尤其是对于具有显示器以呈现数字资讯的穿戴式装置而言。
发明内容
依据本发明的一实施例，一种微型发光二极管显示器包含显示模块以及第一疏水层。显示模块包含基板、电极层以及微型发光二极管装置。基板具有第一表面、第二表面以及至少一个空气通道，第二表面相对于第一表面，空气通道自第一表面延伸至第二表面。电极层设置于基板的第一表面上，并接触基板的第一表面。空气通道具有开口在基板的第一表面上，电极层与开口分离。微型发光二极管装置设置于电极层上，并具有小于或等于2500平方微米的发光面积。第一疏水层至少部分覆盖显示模块的第一侧。
在本发明的一个或多个实施例中，显示模块的第一侧为显示侧，微型发光二极管装置发出的光从显示侧离开显示模块。
在本发明的一个或多个实施例中，微型发光二极管显示器进一步包含亲水层，亲水层至少部分覆盖显示模块的第二侧，第二侧相对于第一侧。
在本发明的一个或多个实施例中，微型发光二极管显示器进一步包含第二疏水层，第二疏水层至少部分覆盖显示模块的第二侧，第二侧相对于第一侧。
在本发明的一个或多个实施例中，第一疏水层包含含氟表面活性剂。
在本发明的一个或多个实施例中，空气通道的开口的最大宽度落在2纳米至20微米的范围内。
在本发明的一个或多个实施例中，空气通道包含第一通孔，第一通孔贯穿基板。
在本发明的一个或多个实施例中，第一通孔位于基板的像素单元内。
在本发明的一个或多个实施例中，显示模块进一步包含包覆层，包覆层覆盖基板、电极层以及微型发光二极管装置。包覆层具有第二通孔，第二通孔与基板的第一通孔流体连通。第一疏水层覆盖包覆层，并暴露第二通孔。
在本发明的一个或多个实施例中，基板包含多孔材料，多孔材料具有孔隙形成空气通道。
在本发明的一个或多个实施例中，显示模块进一步包含包覆层，包覆层覆盖微型发光二极管装置以及电极层，并暴露基板的第一表面的至少一部分。第一疏水层至少部分覆盖包覆层。
在本发明的一个或多个实施例中，第一疏水层部分覆盖基板的第一表面，并暴露空气通道的开口。
在本发明的一个或多个实施例中，多孔材料的孔隙的直径落在2纳米至20微米的范围内。
在本发明的一个或多个实施例中，多孔材料包含塑胶、陶瓷、织物、复合材料或其任意组合。
在本发明的一个或多个实施例中，基板具有多个空气通道，空气通道的开口的周缘所围绕的总面积占基板的第一表面的周缘所围绕的面积的3％至90％。
在本发明的一个或多个实施例中，电极层沉积形成于基板的第一表面上。
在本发明的一个或多个实施例中，微型发光二极管装置包含堆叠设置的第一类型半导体层、主动层以及第二类型半导体层。第一类型半导体层接触电极层。第二类型半导体层经由上电极电性连接电极层，上电极至少部分透明。
在本发明的一个或多个实施例中，微型发光二极管装置包含第一类型半导体层、第二类型半导体层以及主动层，主动层位于第一类型半导体层以及第二类型半导体层之间。第一类型半导体层接触电极层。第二类型半导体层经由导电结构电性连接电极层，导电结构位于第二类型半导体层以及电极层之间。
在本发明的一个或多个实施例中，微型发光二极管装置为激光二极管。
在本发明的一个或多个实施例中，空气通道的开口的周缘所围绕的面积小于2平方毫米。
在本发明的一个或多个实施例中，空气通道包含至少十个通孔贯穿基板。
上述结构配置使得本发明的微型发光二极管显示器「可透气」且防水，因此可应用于穿戴式装置以提供舒适的穿戴体验，并能够在户外使用。
应当理解以上的一般描述以及以下的详细描述仅是范例，旨在提供对请求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
图1为绘示依据本发明的一实施例的微型发光二极管显示器的俯视图。
图2为绘示图1所示的微型发光二极管显示器沿线段A-A’的局部放大剖视图。
图3为绘示依据本发明的另一实施例的微型发光二极管显示器的局部放大剖视图。
图4为绘示依据本发明的另一实施例的微型发光二极管显示器的局部放大剖视图。
图5为绘示依据本发明的另一实施例的微型发光二极管显示器的局部放大剖视图。
【主要元件符号说明】
100,300,400,500:微型发光二极管显示器 100a,500a:显示模块
100a1,500a1:第一侧 100a2,500a2:第二侧
101:数据驱动电路 102:扫描驱动电路
110,510:基板 110a,510a:第一表面
110b,510b:第二表面 111:显示区域
112:非显示区域 113:像素单元
114:子像素 115,515:空气通道
115a,515a,515b:开口 116:通孔
120,320:微型发光二极管装置 121,321:第一类型半导体层
122,322:第二类型半导体层 123,323:主动层
140:电极层 141:第一电极
142:第二电极 143:上电极
150:绝缘层 160,560:包覆层
161:通孔 170,470,570:疏水层
180,580:亲水层 343:导电结构
W1,W2:最大宽度
具体实施方式
以下详细介绍本发明的实施例，并且在附图中绘示示例性的实施例。图式与说明书中尽可能使用相同的元件符号来代表相同或相似的元件。
在各种实施例中，参考附图进行描述。然而，某些实施例可以在没有这些实务细节中的一个或多个的情况下实施，或与其他已知方法及配置组合实施。在以下的叙述中，为了提供对本发明透彻的理解而阐述了许多具体细节，例如具体的配置、尺寸及制程等。此外，一些现有习知惯用的半导体制程与制造技术并没有被特别详细地描述，以免不必要地模糊本发明。全篇说明书中「一实施例」、「一些实施例」或类似用语表示针对该实施例描述的特定特征、结构、配置或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，出现于本说明书中各处的片语「在一实施例中」、「在一些实施例中」等未必是指本发明的同一实施例。此外，特定特征、结构、配置或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
本文中所使用的术语「在…的上方」、「到」、「在…之间」、及「之上」可以指一层相对于其他层的相对位置。一层在另一层「的上方」或「之上」或接合「到」另一层，可以是直接与另一层接触，或具有一个或多个中间层。多个层「之间」的一层可以直接与这些层接触或具有一个或多个中间层。
请参照图1，其为绘示依据本发明的一实施例的微型发光二极管显示器100的俯视图。微型发光二极管显示器100包含显示模块100a，显示模块100a包含基板110以及设置于基板110上的多个微型发光二极管装置120。基板110包含显示区域111以及非显示区域112，显示区域111具有多个像素单元113，非显示区域112位于显示区域111外。像素单元113排列为矩阵，且每个像素单元113包含多个子像素114，每个微型发光二极管装置120设置于其中一个子像素114内。在一些实施例中，基板110包含塑胶。在一些实施例中，基板110为柔性基板。在一些实施例中，每个微型发光二极管装置120具有小于或等于2500平方微米的发光面积。在一些实施例中，每个微型发光二极管装置120具有小于或等于50微米的侧向长度。
如图1所示，显示模块100a进一步包含数据驱动电路101以及扫描驱动电路102，数据驱动电路101以及扫描驱动电路102设置于基板110上，并位于非显示区域112内。数据驱动电路101电性连接子像素114的数据线，并配置以传送数据信号至子像素114。扫描驱动电路102电性连接子像素114的扫描线，并配置以传送扫描信号至子像素114。
请参照图2，其为绘示图1所示的微型发光二极管显示器100沿线段A-A’的局部放大剖视图。基板110具有第一表面110a以及第二表面110b，第二表面110b相对于第一表面110a。显示模块100a进一步包含电极层140，电极层140设置于基板110的第一表面110a上，并接触基板110的第一表面110a，微型发光二极管装置120设置于电极层140上。具体而言，电极层140是沉积形成于基板110的第一表面110a上，并包含第一电极141以及第二电极142，第一电极141以及第二电极142彼此分离并彼此电性绝缘。
如图2所示，在本实施例中，微型发光二极管装置120为垂直式发光二极管，微型发光二极管装置120包含堆叠设置的第一类型半导体层121(例如：P型半导体层)、主动层123(例如：一个或多个量子阱)以及第二类型半导体层122(例如：N型半导体层)。第一类型半导体层121以及第二类型半导体层122经由位于其间的主动层123彼此连接。在一些实施例中，微型发光二极管装置120为激光二极管。
如图2所示，第一类型半导体层121接触电极层140的第一电极141，第二类型半导体层122经由上电极143电性连接电极层140的第二电极142。上电极143至少部分透明，且至少对于可见光是可透光的。在一些实施例中，上电极143包含透明导电材料，例如是氧化铟锡(indium-tin-oxide，ITO)。在一些实施例中，显示模块100a进一步包含绝缘层150，绝缘层150覆盖微型发光二极管装置120的侧壁。绝缘层150至少部分设置于第一电极141、第二电极142以及上电极143之间，以绝缘第一电极141与第二电极142以及上电极143。
如图2所示，基板110具有至少一个空气通道115，空气通道115自第一表面110a延伸至第二表面110b。空气通道115具有开口115a在基板110的第一表面110a上，电极层140与开口115a分离。空气通道115的形成使空气能流过微型发光二极管显示器100，使得微型发光二极管显示器100「可透气」。
如图2所示，在本实施例中，空气通道115为贯穿基板110的通孔。在本实施例中，通孔位于其中一个像素单元113内，具体而言，通孔是位于其中一个子像素114内。因此，开口115a的周缘所围绕的面积小于对应的子像素114的面积。在一些实施例中，通孔是以适当溶剂溶解部分基板110所形成。
在一些实施例中，基板110包含至少十个通孔，以达到理想的透气度。在一些实施例中，空气通道115的开口115a的周缘所围绕的面积小于2平方毫米。在上述尺寸配置下，微型发光二极管显示器100在具有透气特性的同时能保持视觉上的「完整性」，因为具有上述尺寸的通孔(即空气通道115)几乎是肉眼不可见。在一些实施例中，空气通道115的开口115a的周缘所围绕的面积较佳地是小于0.5平方毫米。
在一些实施例中，每个子像素114具有至少一个通孔(即空气通道115)形成于其内。在一些实施例中，至少一个子像素114不透气(亦即，不具有通孔)。在一些实施例中，至少一个子像素114具有多个通孔形成于其内。在一些实施例中，基板110具有多个空气通道115，且空气通道115的开口115a的周缘所围绕的总面积占基板110的第一表面110a的周缘所围绕的面积的3％至90％。
基板110的通孔并不限定是位于像素单元113或子像素114内。在一些实施例中，基板110具有至少一个通孔位于显示区域111的非发光区域内，非发光区域可以是位于像素单元113之间(换言之，非发光区域将像素单元113分开)。
如图1所示，基板110的通孔并不限定是位于显示区域111内。在一些实施例中，基板110具有至少一个通孔116，通孔116位于非显示区域112内，并与数据驱动电路101、扫描驱动电路102以及非显示区域112内的任何导电线路分离。
如图2所示，在一些实施例中，显示模块100a进一步包含包覆层160，包覆层160覆盖基板110、电极层140、微型发光二极管装置120、上电极143以及绝缘层150。包覆层160具有通孔161，通孔161与基板110的通孔(即空气通道115)流体连通，允许空气经由基板110的通孔(即空气通道115)与包覆层160的通孔161流过显示模块100a。通孔161与电极层140、微型发光二极管装置120、上电极143以及绝缘层150分离。在一些实施例中，包覆层160的通孔161与基板110的通孔(即空气通道115)彼此对齐，并具有实质上相同的孔径。
如图2所示，显示模块100a具有第一侧100a1以及第二侧100a2，第二侧100a2相对于第一侧100a1。微型发光二极管显示器100进一步包含疏水层170，疏水层170至少部分覆盖显示模块100a的第一侧100a1。具体而言，在本实施例中，疏水层170覆盖包覆层160的顶面，并暴露包覆层160的通孔161。在一些实施例中，显示模块100a的第一侧100a1为显示侧，微型发光二极管装置120发出的光从显示侧离开显示模块100a。
在一些实施例中，疏水层170包含含氟表面活性剂(fluorosur factant)。在一些实施例中，疏水层170是以在显示模块100a上涂布液态材料，并随后将液态材料烤干使其固化的方式形成在显示模块100a的第一侧100a1上。在一些实施例中，水在疏水层170上的接触角至少为90度。
疏水层170能防止液态水附着于显示模块100a的显示侧上，使微型发光二极管显示器100能防水。在一些实施例中，空气通道115的开口115a的最大宽度W1落在2纳米至20微米的范围内。在一些实施例中，包覆层160的通孔161的最大宽度W2落在2纳米至20微米的范围内。具有上述尺寸的开口115a能防止液态水从显示模块100a的显示侧渗入，以提升微型发光二极管显示器100的防水能力，同时，具有上述尺寸的开口115a能允许空气通过，故微型发光二极管显示器100可保持透气。
如图2所示，在一些实施例中，微型发光二极管显示器100进一步包含亲水层180，亲水层180至少部分覆盖显示模块100a的第二侧100a2。具体而言，在本实施例中，亲水层180覆盖基板110的第二表面110b，并暴露基板110的通孔(即空气通道115)。亲水层180能促使水气凝结于显示模块100a的第二侧100a2，亲水层180上的凝结水随后可因毛细作用而被输送至显示模块100a的第一侧100a1。
请参照图3，其为绘示依据本发明的另一实施例的微型发光二极管显示器300的局部放大剖视图。本实施例与图2所示的实施例的差异处，在于微型发光二极管显示器300的微型发光二极管装置320为覆晶式发光二极管。具体而言，微型发光二极管装置320包含第一类型半导体层321、第二类型半导体层322以及主动层323，第一类型半导体层321以及第二类型半导体层322经由位于其间的主动层323彼此连接。
如图3所示，第一类型半导体层321接触电极层140的第一电极141，第二类型半导体层322侧向延伸至电极层140的第二电极142上方。第二类型半导体层322经由导电结构343电性连接电极层140的第二电极142，导电结构343位于第二类型半导体层322以及电极层140的第二电极142之间。包覆层160覆盖基板110、电极层140、微型发光二极管装置320以及导电结构343。
请参照图4，其为绘示依据本发明的另一实施例的微型发光二极管显示器400的局部放大剖视图。本实施例与图2所示的实施例的差异处，在于微型发光二极管显示器400包含疏水层470，疏水层470至少部分覆盖显示模块100a的第二侧100a2。具体而言，在本实施例中，疏水层470覆盖基板110的第二表面110b，并暴露基板110的通孔(即空气通道115)。在显示模块100a的两侧上均配置疏水层使得微型发光二极管显示器400难以浸湿。在一些实施例中，疏水层170、470由相同材料制成，并具有实质上相同的物理特性。
请参照图5，其为绘示依据本发明的另一实施例的微型发光二极管显示器500的局部放大剖视图。本实施例与图2所示的实施例的差异处，在于显示模块500a的基板510包含多孔材料，多孔材料具有孔隙形成基板510的空气通道515。在一些实施例中，多孔材料包含塑胶、陶瓷、织物、复合材料、其他合适的材料或其任意组合。
如图5所示，包覆层560覆盖微型发光二极管装置120、电极层140、上电极143以及绝缘层150，并暴露基板510的第一表面510a的至少一部分。空气通道515具有至少一个开口515a在基板510的第一表面510a上，开口515a与包覆层560及内嵌其中的部件分离。换言之，空气通道515具有至少一个开口515a在基板510的第一表面510a暴露的部分。
如图5所示，显示模块500a具有第一侧500a1(例如：显示模块500a的显示侧)以及第二侧500a2，第二侧500a2相对于第一侧500a1，微型发光二极管显示器500的疏水层570至少部分覆盖显示模块500a的第一侧500a1。在一些实施例中，疏水层570部分覆盖基板510的第一表面510a，并暴露空气通道515的开口515a。
如图5所示，在一些实施例中，微型发光二极管显示器500进一步包含亲水层580，亲水层580至少部分覆盖显示模块500a的第二侧500a2。具体而言，在本实施例中，空气通道515具有至少一个开口515b在基板510的第二表面510b上(第二表面510b相对于第一表面510a)，亲水层580部分覆盖基板510的第二表面510b，并暴露空气通道515的开口515b。
在一些实施例中，基板510的孔隙的直径落在2纳米至20微米的范围内。具有上述尺寸的孔隙能防止液态水从显示模块500a的显示侧渗入，同时保持显示模块500a透气。
综上所述，本发明的实施例提供一种透气且防水的微型发光二极管显示器，其包含显示模块以及位于显示模块的一侧上的疏水层，其中显示模块具有可透气基板(在基板上形成通孔，或是使用多孔材料基板)。借由上述配置，本发明的微型发光二极管显示器可应用于穿戴式装置以提供舒适的穿戴体验，并能够在户外使用。
尽管已以本发明的特定实施例详细地对其进行描述，但其他实施例亦是可能的。因此，所附申请专利范围的精神与范围不应限定于本文中所描述的实施例。
对于所属技术领域中具有通常知识者而言，显然可在不脱离本发明的范围或精神下对本发明的结构进行各种修改与更动。有鉴于此，本发明意图涵盖落入申请专利范围内的修改与变化。

Claims (19)

1.一种透气且防水的微型发光二极管显示器，其特征在于，包含：
显示模块，包含：
基板，具有第一表面、第二表面以及至少一个空气通道，该第二表面相对于该第一表面，该至少一个空气通道自该第一表面延伸至该第二表面；
电极层，设置于该基板的该第一表面上，并接触该基板的该第一表面，其中该至少一个空气通道具有开口在该基板的该第一表面上，该电极层与该开口分离；以及
微型发光二极管装置，设置于该电极层上，并具有发光面积，该发光面积小于或等于2500平方微米；
疏水层，至少部分覆盖该显示模块的第一侧；以及
亲水层，至少部分覆盖该显示模块的第二侧，该第二侧相对于该第一侧。
2.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该显示模块的该第一侧为显示侧，该微型发光二极管装置发出的光从该显示侧离开该显示模块。
3.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该疏水层包含含氟表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该至少一个空气通道的该开口的最大宽度落在2纳米至20微米的范围内。
5.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该至少一个空气通道包含第一通孔，该第一通孔贯穿该基板。
6.根据权利要求5所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该第一通孔位于该基板的像素单元内。
7.根据权利要求5所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该显示模块进一步包含：
包覆层，覆盖该基板、该电极层以及该微型发光二极管装置，该包覆层具有第二通孔，该第二通孔与该基板的该第一通孔流体连通；
其中该疏水层覆盖该包覆层，并暴露该第二通孔。
8.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该基板包含多孔材料，该多孔材料具有孔隙形成该至少一个空气通道。
9.根据权利要求8所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该显示模块进一步包含：
包覆层，覆盖该微型发光二极管装置以及该电极层，并暴露该基板的该第一表面的至少一部分；
其中该疏水层至少部分覆盖该包覆层。
10.根据权利要求9所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该疏水层部分覆盖该基板的该第一表面，并暴露该至少一个空气通道的该开口。
11.根据权利要求8所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该多孔材料的孔隙的直径落在2纳米至20微米的范围内。
12.根据权利要求8所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该多孔材料包含塑胶、陶瓷、织物、复合材料或其任意组合。
13.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该至少一个空气通道为多个，所述空气通道的所述开口的周缘所围绕的总面积占该基板的该第一表面的周缘所围绕的面积的3％至90％。
14.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该电极层沉积形成于该基板的该第一表面上。
15.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该微型发光二极管装置包含堆叠设置的第一类型半导体层、主动层以及第二类型半导体层，该第一类型半导体层接触该电极层，该第二类型半导体层经由上电极电性连接该电极层，该上电极至少部分透明。
16.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该微型发光二极管装置包含第一类型半导体层、第二类型半导体层以及主动层，该主动层位于该第一类型半导体层以及该第二类型半导体层之间，该第一类型半导体层接触该电极层，该第二类型半导体层经由导电结构电性连接该电极层，该导电结构位于该第二类型半导体层以及该电极层之间。
17.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该微型发光二极管装置为激光二极管。
18.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该至少一个空气通道的该开口的周缘所围绕的面积小于2平方毫米。
19.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器，其特征在于，该至少一个空气通道包含至少十个通孔贯穿该基板。
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