CN116936552A - 具光阻挡层的微发光二极管显示面板 - Google Patents
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Abstract
一种具光阻挡层的微发光二极管显示面板，包含：一基板；一电极层，具有数个电极，形成于该基板上，定义数个像素；数个微发光二极管，个别粘着于该电极上；及一光阻挡层，以黑色负型光阻形成于各所述微发光二极管之间的间隔，该光阻挡层构成数个像素区，以定义各所述像素；其中，该光阻挡层运用激光直写曝光技术以一实体虚拟光罩制作，并且，各所述像素区中的部分，对应于各所述微发光二极管的粘着状态而对应呈歪斜状态。运用激光直写曝光与显影工艺来制作μLED之间的黑矩阵层，借以准确地制作出能填于μLED之间空隙的黑矩阵层，进而解决μLED的工艺中的晶粒歪斜、量率不高等技术问题，进而达到高良率、降低工艺成本等特殊技术功效。
Description
技术领域
本发明关于一种微发光二极管技术，特别关于一种具光阻挡层的微发光二极管显示面板。
背景技术
微发光二极管显示器(Micro Light Emitting Diode Display, μLED)是一种将微发光二极管作为显示器的光发射元件的新世代显示器。此技术是将LED薄膜化、微小化、阵列化至单一LED尺寸仅在1~10μm等级，再将μLED批量式移转至电路基板上，进行表面粘着后，与电路基板上的电极与电晶体、上电极、保护层等共同构成微发光二极管显示器所需的μLED面板。
μLED具有自发光、低功耗、响应时间快、高亮度、超高对比、广色域、广视角、 超轻薄、使用寿命长与适应各种工作温度的诸多优异特性，相较于 LCD 与 OLED，μLED的技术规格具有压倒性的优势。
然而，μLED于晶粒巨量移转并贴合至含电极的基板10之后，在个别晶粒发光过程中会有侧向混光与基板反射的问题，这两个状况均可能会导致像素不清晰、对比度降低等问题。因此，先前技术已采取黑矩阵（Black Matrix）的制作，来解决此一技术问题。
然而，在实际量产的过程，晶粒巨量移转的过程，难免有歪斜或晶粒摆设不均匀的问题，这导致了晶粒巨量移转过程良率无法提高。因为，若预先制作好黑矩阵，再进行巨量移转时，若晶粒摆设歪斜时，就必须进行晶粒重新校准。此外，在后续的维修上，亦可能反过来因为黑矩阵的隔绝，而造成更换晶粒不易的问题。
此外，黑矩阵的制作采用曝光显影的方法，必须预先准备光罩，当发生巨量移转过程时的晶粒歪斜问题时，光罩的准确性反而会导致量产良率过低的进一步问题。
因此，如何以提高量产良率、解决可能歪斜的晶粒摆置，进而制作出合适的黑矩阵结构，成为μLED技术发展的一个重要研发方向。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具光阻挡层的微发光二极管显示面板，运用激光直写曝光（Laser Direct Imaging, LDI）与显影工艺来制作μLED之间的黑矩阵层，借以准确地制作出能填于μLED之间空隙的黑矩阵层，进而解决μLED的工艺中的晶粒歪斜、量率不高等技术问题，进而达到高良率、降低工艺成本等特殊技术功效。
本发明提供一种具光阻挡层的微发光二极管显示面板，包含：一基板；一电极层，具有数个电极，形成于该基板上，定义数个像素；数个微发光二极管，个别粘着于该电极上；及一光阻挡层，以黑色负型光阻形成于各所述微发光二极管之间的间隔，该光阻挡层构成数个像素区，以定义各所述像素；其中，该光阻挡层运用激光直写曝光技术以一实体虚拟光罩制作，并且，各所述像素区中的部分，对应于各所述微发光二极管的粘着状态而对应呈歪斜状态。
可选地，该光阻挡层的厚度介于10~60微米之间，高于该电极层与该微发光二极管层所加起来的厚度。
可选地，各所述微发光二极管与该光阻挡层的间距小于1微米。
可选地，更包含：一量子点层，形成于该像素区中；该量子点层、该电极层与该微发光二极管层所加起来的厚度小于该光阻挡层的厚度。
可选地，该量子点层用涂布或滴灌、喷墨、点胶的方式形成。
可选地，各所述微发光二极管与该光阻挡层的间距小于3微米。
本发明运用激光直写曝光（Laser Direct Imaging, LDI）与显影工艺来制作μLED之间的黑矩阵层，借以准确地制作出能填于μLED之间空隙的黑矩阵层，进而解决μLED的工艺中的晶粒歪斜、量率不高等技术问题，进而达到高良率、降低工艺成本等特殊技术功效。
附图说明
图1，为本发明的具光阻挡层的微发光二极管显示面板的制作方法的实施例的流程图。
图2A至图2H，分别为本发明的具光阻挡层的微发光二极管显示面板的制作方法的实施例的流程中，各制作阶段的剖面示意图、成品上视图。
图中：
2、3：局部；10：基板；30：负型光阻层；
31-1-1、31-1-2、31-1-3、31-1-4、31-1-5、31-1-6：像素区；50：激光直写曝光头；
51：激光；201-3-1、201-3-2、201-3-3：
电极层；301-1-1、301-1-2、301-1-3：微发光二极管；401-3-1：量子点层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
根据本发明的实施例，本发明运用激光直写曝光（Laser Direct Imaging）与显影工艺来制作μLED之间的黑矩阵层，借以准确地制作出能填于μLED之间空隙的黑矩阵层，进而解决μLED的工艺中的晶粒歪斜、量率不高等技术问题，进而达到高良率、降低工艺成本等特殊技术功效。
接着，请参考图1及图2A-图2H，本发明的具光阻挡层的微发光二极管显示面板的制作方法的另一实施例的流程图与各制作阶段的剖面示意图、成品上视图，其中，本发明的具光阻挡层的微发光二极管显示面板的制作方法包含：
步骤S111：对制作好数个微发光二极管的基板进行光学影像扫描与演算并产生一实体虚拟光罩。借由本步骤的执行，可以掌握已经制作好的微发光二极管的基板10当中，每个微发光二极管经过巨量移转的结果。其中，微发光二极管的分配如图2F所示，像素依序排列为RGB像素，分别为图2F中像素区31-1-1、像素区31-1-2、像素区31-1-3、像素区31-1-4、像素区31-1-5、像素区31-1-6，图2F即为实体虚拟光罩的配置图。其中，电极层201-3-1，以及形成于其上已完成电连接的微发光二极管301-3-1，其上视图为图2H的状态（该图式为最终的完成图）。可以发现，图2H为像素区31-1-3中的微发光二极管有歪斜的示意图，当如此的歪斜情形发生时，本步骤可借由实际拍摄的照片所制作的实体虚拟光罩来校正光罩。换言之，每个实体虚拟光罩均为每个晶圆的客制化产品，可以大幅提高黑矩阵的制作良率。并且，由于运用了实体虚拟光罩，所以，可以降低实体光罩的花费，进而降低生产成本。其中，实体虚拟光罩的产生方式为光学影像扫描与演算，可通过多种方式来进行，例如，通过高解析度的光学摄影机、激光或者红外线等方式进行扫描，再将每个微发光二极管的位置予以定位，最后，制作一微发光二极管的定位影像信息（包括其歪斜角度等信息）。由于实体虚拟光罩所代表的定位影像信息为将已巨量转移好的微发光二极管的“实际位置与歪斜角度”予以记录，再通过后续的激光切割工艺来制作的黑矩阵，可完全解决巨量移转过程所发生的歪斜问题，进而大幅提高微发光二极管的工艺良率。此外，本发明可以单独针对每一个微发光二极管基板来单独制作，以个别解决每个基板的个别微发光二极管的歪斜问题。
步骤S112：于具有已制作好对应于各所述微发光二极管的基板上形成一负型光阻层，该负型光阻层的厚度大于每个微发光二极管的厚度。如图2B所示，可采用旋转涂布法或喷涂法来形成负型光阻层30。此外，由于负型光阻层将制作为黑矩阵结构，因此，可选用掺杂黑色颜料的负型光阻材料。
步骤S113：以该实体虚拟光罩，对该负型光阻层进行激光直写曝光，并移除覆盖于各所述微发光二极管的负型光阻层。一般称此步骤为激光直写曝光及显影步骤，由于所选用的光阻材料为负型光阻，因此，未被曝光的部分，将可被显影剂清除掉。如图2C所示，由于激光直写曝光头50可发射激光51，可直接以电脑软体控制其曝光范围。换言之，由于实体虚拟光罩为实际上的每片已经制作好微发光二极管像素群的基板10的实际照片（如图2F的样态），因此，激光直写曝光头50可发射激光51可直接针对歪斜的部分进行调整，而无须实体的光罩来进行曝光。被曝光的负型光阻层30将会留下来成为本发明所预留下来的黑矩阵结构。
步骤S114：固化未被移除的该负型光阻层以形成黑矩阵结构。例如，曝光后，以显影剂移除未被曝光的部分，接着，通过热固化或光固化的方式来进一步让负型光阻层30所构成的黑矩阵结构固化为永久材料层，如图2E、图2F、图2G、图2H所示。
比较图2G与图2H可发现，图2G中，局部2像素区31-1-1中的微发光二极管301-1-1为制作正常，而图2H中，局部3像素区31-1-3中的微发光二极管301-1-3因巨量移转时发生了歪斜的现象。而本发明可借由调整实体虚拟光罩的方式，让像素区31-1-3的开窗与其他的像素区31-1-1、像素区31-2、像素区31-1-4、像素区31-1-5、像素区31-1-6不同；并于步骤S103当中执行，即可制作出如图2H的不同像素区31-1-3的开窗结构。换言之，运用本发明的技术所制作出来的像素区中，有部分会对应于各所述微发光二极管的粘着状态（歪斜者）而对应呈歪斜状态。其中，微发光二极管与光阻挡层的间距小于3微米，更甚者，小于1微米，包括像素区为歪斜状态。由于本发明所采用的技术，此等呈歪斜状态的光阻挡层，如图2H所示，为本发明的一大技术特色。
就本发明的另一实施例而言，可以将微发光二极管与黑矩阵层的间距拉大，如平均间距3～15微米（μm），即可较大限度地容忍微发光二极管的歪斜，如此，可标准化像素区的结构而不需要微调。并于微发光二极管歪斜程度过大时，再调整像素区的大小尺寸与结构。
图1至图2H的实施例，为每个像素占据了一个像素区，而图1至图2G的实施例则不同，其为每三个像素做为一个像素区。然而，两者的黑矩阵的制作程序基本上相同。
在图1至图2H的实施例中，由于每个像素占据了单独的一个像素区，因此，本发明更可以增加步骤S115与步骤S116的程序，让每个像素区填入量子点层。兹说明如下：
步骤S115：形成一量子点层于各所述微发光二极管上的像素区。如图2E所示，在每个像素区中，依据每个像素区中的微发光二极管为红色（R）或绿色（G）或蓝色（B），提供对应的量子点（Quantum Dot，QD），即可提高其发光效率与演色性，让微发光二极管的整体表现更佳。其中，该量子点层可用涂布或滴灌、喷墨、点胶的方式形成。
步骤S116：固化该量子点层。以真空或加热方式除去量子点层401-3-1当中的溶剂，最后再用紫外线或热固化定型。即可完成图2E的量子点层的固化。
就本发明的另一实施例而言，可以将微发光二极管与黑矩阵层的间距拉大，如平均间距3微米（μm），即可较大限度地容忍微发光二极管的歪斜，如此，可标准化像素区的结构而不需要微调。并于微发光二极管歪斜程度过大时，再调整像素区的大小尺寸与结构。
本发明中的光阻使用负光阻，但佳地，本发明的光阻层使用高解析度负型光阻剂。光阻层的材料主要由高分子树脂（Resin)、感光起始剂(Photo initiator)、单体(Monomer)、溶剂(Solvent)，以及添加剂(Additives)所组成。
其中在光阻层的材料中，高分子树脂（Resin)的功能在于附着性、显影性、颜料分散性、流动性、耐热 性、耐化性、解析能力；感光起始剂(Photo initiator)的功能在于感光特性、解析能力；单体（Monomer)的功能在于附着性、显影性、解析能力；溶剂（Solvent)的功能在于粘度与涂布性质；添加剂(Additives)的功能则在于涂布性、流平性及起泡性。
高分子树脂（Resin）可以为含羧酸基（COOH）的聚合物或共聚物，如压克力(Acrylic)树脂、压克力-环氧（Epoxy）树脂、压克力美耐皿（Melamine，三聚氰胺）树脂、压克力-苯乙烯（Styrene）树脂、苯酚-酚醛（PhenolicAldehyde）树脂等树脂，或以上树脂的任意混合，但不以此为限。树脂在光阻中的重量百分比范围可以是3%至30%。
单体可分非水溶性及水溶性单体，其中，非水溶性单体 (water-insolubleMonomer)可以为 戊赤藻糖醇三丙烯酸酯、三甲基醚丙烷三丙烯酸酯、三甲基醚丙烷三甲基丙烯酸酯、三，二-乙醇异氰酸酯 三丙烯酸酯，二，三甲醇丙烷四 丙烯酸酯、二异戊四醇五丙烯酸酯、五丙烯酸酯、四乙酸异戊四醇；六乙酸二己四醇、六乙酸二异戊四醇，或为多官能基单体、树状 / 多丛族 丙烯酸酯寡体、多丛蔟聚醚丙烯酸酯、氨甲酸乙酯。水溶性单体(water-soluble monomer)则可为Ethoxylated (聚氧乙烯)（简称EO）base和Propoxylated (聚氧丙烯)（简称PO)的单体(monomer)；例如为：二- ( 二-氧乙烯氧乙烯)乙烯基丙 烯酸酉旨、十五聚氧乙烯三甲醇丙烷三丙烯酸酯、三十氧乙烯二，二-双对酚甲烷二丙烯酸酯、三十个氧乙烯二，二-双对酚甲烷二甲基丙 烯酸酉旨、二十氧乙烯三甲醇丙烷三丙烯酸酯、十五氧乙烯三甲醇丙烷三丙烯酸酯、甲基氧五百五十个氧乙烯单甲基丙烯酸酯、二百氧乙烯二丙烯酸酯、四百氧乙烯二丙烯酸酉旨、四百氧乙烯二甲基丙烯酸酯、六百氧乙烯二丙烯酸酯、六百氧乙烯二甲基丙烯酸酯、聚氧丙烯单甲基丙烯酸酯。当然亦可添加两种以上单体(monomer)混合成共单体(co-monomer)。单体或共单体在光阻中的重量百分比范围可以是0.1%至99%。
光起始剂(Photo initiator)，可以选自苯乙酮系化合物(acetophenone)、二苯甲酮(Benzophenone)系化合物或二咪唑系化合物(bis_imidazole)、苯偶姻系化合物(Benzoin)，苯偶酰系化合物(Benzil)、α-氨基酮系化合物(α-amino ketone)、酰基膦氧化物系化合物(Acyl phosphine oxide)或苯甲酰甲酸酯系化合物以上光起始剂任意的混合，但不以此为限。光起始剂在光阻中的重量百分比范围可以是至0.1至10%。
溶剂(Solvent)可以为乙二醇丙醚(ethylene glycol monopropylether）、二甘醇二甲醚(di-ethylene glycol dimethyl ether)、四氢呋喃、乙二醇甲醚(ethylene glycolmonomethyl ether)、乙二醇乙醚(ethyleneglycol monoethyl ether)、二甘醇一甲醚(di-ethylene glycol mono—methylether)、二甘醇一乙醚(di-ethylene glycol mono-ethylether) 、二甘醇一丁醚(di-ethylene glycol mono-butyl ether)、丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol mono-methyl ether acetate)、丙二醇乙醚醋酸酯(propyleneglycol mono—ethyl ether acetate)、丙二醇丙醚醋酸酯(propylene glycol mono-propyl ether acetate)、3-乙氧基丙酸乙酯(ethyl3_ethoxy propionate)等，或以上溶剂任意的混合，但不限于此。溶剂在光阻中的重量百分比范围可以是0.1%至99%。
添加剂一般为颜料分散剂，此为含有颜料的光阻所必需加入的成份，一般为非离子型介面活性剂，举例如：Solsperse39000，Solsperse21000，此分散剂在光阻中的重量百分比范围可以是至0.1至5%。
在本发明的步骤S103进行激光直写曝光、显影时，更包含：(1)基板洗净(Substrate Clean)；(2)涂布(Coating)；(3)软烤(pre-baking)；(4)曝光(exposure)；(5)显影(Developing)等加工步骤。
以上的两个不同实施例，为后制的方式来形成本发明的光阻挡层。具体的负型光阻层30的厚度，可制作为10~60微米（μm）。而黑矩阵与微发光二极管的间距，可设定小于1微米或3微米。
此外，实施例中的RGB色彩定义模式，并非用以限定本发明。就微发光二极管的技术而言，亦可采用CIE的色彩定义方式，或其他的色彩定义方式（例如，仅运用RG）。就本发明而言，其技术重点在于通过LDI技术，以后工艺的方式定义出经过巨量移转的微发光二极管的每个像素空间，再以LDI技术制作出光阻挡层。若为增加量子点层的实施例，则可仅用B，亦即蓝光μLED，而发光则依靠量子点。
如前述的多个不同的实施例所示，本发明的具光阻挡层的微发光二极管显示面板，运用实体虚拟光罩与激光直写曝光技术，来解决微发光二极管于巨量移转过程中所发生的晶粒歪斜问题，进而实现高良率、较低成本的特殊技术功效，并且，可进一步实现挡光，并定义出量子点的像素范围的特殊技术功效。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种具光阻挡层的微发光二极管显示面板，其特征在于，包含：
一基板；
一电极层，具有数个电极，形成于该基板上，定义数个像素；
数个微发光二极管，个别粘着于该电极上；及
一光阻挡层，以黑色负型光阻形成于各所述微发光二极管之间的间隔，该光阻挡层构成数个像素区，以定义各所述像素，每个该像素区包含一个该微发光二极管；其中，该光阻挡层运用激光直写曝光技术以一实体虚拟光罩制作，并且，各所述像素区中的部分，对应于各所述微发光二极管的粘着状态而对应呈歪斜状态。
2.如权利要求1所述的具光阻挡层的微发光二极管显示面板，其特征在于，该光阻挡层的厚度介于10~60微米之间，高于该电极层与该微发光二极管层所加起来的厚度。
3.如权利要求1所述的具光阻挡层的微发光二极管显示面板，其特征在于，各所述微发光二极管与该光阻挡层的间距小于1微米。
4.如权利要求2所述的具光阻挡层的微发光二极管显示面板，其特征在于，更包含：
一量子点层，形成于该像素区中；该量子点层、该电极层与该微发光二极管层所加起来的厚度小于该光阻挡层的厚度。
5.如权利要求4所述的具光阻挡层的微发光二极管显示面板，其特征在于，该量子点层用涂布或滴灌、喷墨、点胶的方式形成。
6.如权利要求1所述的具光阻挡层的微发光二极管显示面板，其特征在于，各所述微发光二极管与该光阻挡层的间距小于3微米。
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