TW201937720A - 全彩ｌｅｄ顯示面板及其製造方法 - Google Patents

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梶山康一
平野貴文
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日商Ｖ科技股份有限公司
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Abstract

本發明係具備有：LED陣列基板，係將會放射出紫外光或藍色波長帶之光線之複數LED矩陣狀地配置於配線基板上；複數螢光發光層，係形成為在三色對應之複數該LED上具有使螢光色素會均勻地分散於感光性樹脂的螢光阻劑之島狀圖案，並會藉由從該LED所放射出之激發光來被激發而波長轉換為對應色之螢光；以及遮光構件，係設置為會披覆在除了該螢光發光層之放光面以外的周面，而反射或吸收該激發光及該螢光。藉此，來確實地防止鄰接之螢光發光層間的混色。

Description

全彩LED顯示面板及其製造方法
本發明係關於一種具備有螢光發光層之全彩LED顯示面板，特別是關於一種可確實地防止鄰接之螢光發光層間的混色之全彩LED顯示面板及其製造方法。
以往的全彩LED顯示面板係具備有：微LED元件陣列，係放出藍色(例如，450nm~495nm)或深藍色(例如，420nm~450nm)之光線；波長轉換層(螢光發光層)陣列，係設置於此微LED元件陣列上，而吸收來自微LED元件的藍色發光或深藍色發光，並將其發光波長分別轉換為紅色、綠色及藍色的各光線(例如，參照日本特表2016-523450號公報)。
然而，在此般以往的全彩LED顯示面板中，由於會使用黑矩陣來作為分隔各色對應之波長轉換層(螢光發光層)的分隔壁，故例如在波長轉換層之層厚較厚的情況，於使用含有黑色顏料的感光性樹脂來作為黑矩陣時，便會因黑矩陣之遮光性能而無法感光到深部，而有會產生未硬化部分之虞。因此，在對藉由上述分隔壁所圍繞之各色對應的開口(畫素)填充含有對應色之螢光色素(顏料或染料)的螢光阻劑液時，分隔壁之一部分便會崩塌而使螢光阻劑液溢漏至鄰接之其他顏色的開口內，而有成為混色之原因之虞。特別是，此問題在高度對寬度之縱寬比較大的分隔壁中會變得明顯。
於是，本發明為了對應此般問題點，其目的在於提供一種可確實地防止鄰接之螢光發光層間的混色之全彩LED顯示面板及其製造方法。
為達上述目的，本發明之全彩LED顯示面板係具備有：LED陣列基板，係將會放射出紫外光或藍色波長帶之光線之複數LED矩陣狀地配置於配線基板上；複數螢光發光層，係形成為在三色對應之複數該LED上具有使螢光色素會均勻地分散於感光性樹脂的螢光阻劑之島狀圖案，並會藉由從該LED所放射出之激發光來被激發而波長轉換為對應色之螢光；以及遮光構件，係設置為會披覆在除了該螢光發光層之放光面以外的周面，而反射或吸收該激發光及該螢光。
又，本發明之全彩LED顯示面板之製造方法係包含：第1步驟，係將會放射出紫外光或藍色波長帶之光線的複數LED矩陣狀地配置於配線基板上；第2步驟，係將在三色對應之複數該LED上具有使螢光色素會均勻地分散於感光性樹脂的螢光阻劑曝光及顯影，而形成會藉由從該LED所放射出之激發光來被激發而波長轉換為對應色之螢光的複數螢光發光層的島狀圖案；以及第3步驟，係設置會披覆於除了該螢光發光層之放光面以外的周面，而反射或吸收該激發光及該螢光的遮光構件。
根據本發明，由於會將遮光構件設置為披覆於除了形成為螢光阻劑之島狀圖案的螢光發光層之放光面以外的周面，故會與先前技術不同而不會有讓鄰接之螢光發光層間的分隔壁一部分崩塌，使螢光阻劑液溢漏至鄰接之其他顏色的像素內，而產生混色之虞。從而，便可確實地防止鄰接之螢光發光層間的混色。
1‧‧‧LED陣列基板
2‧‧‧螢光發光層
2b‧‧‧周面
2R‧‧‧紅色螢光發光層
2G‧‧‧綠色螢光發光層
2B‧‧‧藍色螢光發光層
3‧‧‧遮光構件
4‧‧‧LED
5‧‧‧配線基板
6‧‧‧電極接點
7‧‧‧彈性突起部
8‧‧‧接點
9‧‧‧導電體膜
10‧‧‧突起部
11‧‧‧黏著劑層
12‧‧‧藍寶石基板
13‧‧‧螢光阻劑
14‧‧‧光罩
15‧‧‧透明基板
16‧‧‧螢光發光層陣列基板
FL‧‧‧螢光
L‧‧‧雷射光
EL‧‧‧激發光
圖1係顯示本發明之全彩LED顯示面板的第1實施形態之平面圖。
圖2係圖1之重要部分放大剖面圖。
圖3係就本發明之全彩LED顯示面板的LED接點與配線基板之電極接點的電性連接來加以說明之剖面圖。
圖4係例示本發明之全彩LED顯示面板的紅色螢光發光層的發光光譜的圖表。
圖5係例示本發明之全彩LED顯示面板的紅色螢光發光層的色純度之表。
圖6係顯示上述第1實施形態之製造方法的LED陣列基板製造工序之說明圖。
圖7係顯示上述第1實施形態之製造方法的螢光發光層形成工序之說明圖。
圖8係顯示上述第1實施形態之製造方法的遮光構件形成工序之說明圖。
圖9係顯示本發明之全彩LED顯示面板的第2實施形態之重要部分放大剖面圖。
圖10係顯示上述第2實施形態之製造方法的螢光發光層陣列基板製造工序之說明圖。
圖11係顯示上述第2實施形態之製造方法的組裝工序之說明圖。
以下，便基於添附圖式來詳細說明本發明之實施形態。圖1係顯示本發明之全彩LED顯示面板的第1實施形態之平面圖，圖2係圖1之重要部分放 大剖面圖。此全彩LED顯示面板係彩色顯示影像者，並構成為具備：LED陣列基板1；螢光發光層2；以及遮光構件3。
上述LED陣列基板1如圖1所示，係具備會將複數LED4矩陣狀地配置者，且為將上述複數LED4配置於配線基板5上者，該配線基板5係包含：TFT驅動基板，係設置有用以從設置於外部之驅動電路來將驅動訊號供給至各LED4，以個別地開啟及關閉驅動各LED4來進行點燈及熄燈的配線；以及軟性基板等。
上述配線基板5上如圖2所示係設置有複數LED4。此LED4係發出紫外光或藍色波長帶之光線者，並會以氮化鎵(GaN)為主材料來加以製造。另外，可為會發出波長為例如200nm~380nm的近紫外線之LED，或是會發出波長為例如380nm~500nm之藍色光的LED。另外，本說明書中，「上」並無關於全彩LED顯示面板的設置狀態，而一直是指顯示面側。
詳而言之，如圖3所示，LED4會透過圖形化形成在配線基板5之電極接點6上的導電性彈性突起部7來電性連接LED4之接點8與上述電極接點6。
更詳細而言，上述彈性突起部7係在表面披覆金或鋁等的良導電性之導電體膜9的樹脂製突起部10，或是以包含在光阻添加有銀等的導電性微粒子之導電性光阻或導電性高分子的導電性光阻所形成的突起部10。另外，圖3中，作為一範例雖顯示在將表面形成有披覆導電體膜9的突起部10來作為彈性突起部7之情況，但彈性突起部7亦可以導電性光阻所形成。
進一步地，如圖3所示，LED4會透過設置於配線基板5之電極接點6周圍的黏著劑層11來被黏著固定於配線基板5。在此情況，上述黏著劑層11 可為能藉由曝光及顯影來圖形化的感光性黏著劑。或可為底部填充(Underfill)劑或紫外線硬化型黏著劑。
上述LED陣列基板1之各LED4上如圖2所示，係設置有螢光發光層2。此螢光發光層2係藉由從LED4所放射出之激發光EL來被激發，而分別波長轉換為對應色之螢光FL者，且具有島狀圖案形狀者，該島狀圖案為在對應於紅、綠、藍之光三原色來排列設置於各LED4上的紅色螢光發光層2R、綠色螢光發光層2G以及藍色螢光發光層2B處使均勻地分散而具有對應色之螢光色素(顏料或染料)之螢光阻劑藉由光微影來曝光及顯影所形成。另外，圖1中，雖就將各色對應之螢光發光層2設置為直線狀的情況來加以顯示，但亦可分別對應於各LED4來加以設置。
詳細而言，上述螢光發光層2係在阻劑膜中均勻混合、分散，而含有螢光色素與調整色素者，該螢光色素係具有數微米級的粒子徑，該調整色素係具有數十奈米級的粒子徑，且會選擇性地讓預定波光帶之光線穿透。
更詳細而言，上述調整色素係讓從LED4產生之激發光EL穿透並選擇性地讓激發螢光色素而產生之螢光FL中對應於三原色的波長帶之光線穿透，並將其以外不需要之波長的光線吸收者，並使用濾色用之顏料或染料。亦即，紅色螢光發光層2R係包含：紅色螢光色素；以及紅色調整色素，係會選擇性地讓激發光EL及紅色波光帶之光線穿透，綠色螢光發光層2G係包含：綠色螢光色素；以及綠色調整色素，係會選擇性地讓激發光EL及綠色波光帶之光線穿透，藍色螢光發光層2B係包含：藍色螢光色素；以及藍色調整色素，係會選擇性地讓激發光EL及藍色波光帶之光線穿透。
圖4係例示出含有紅色螢光色素與紅色對應之紅色調整色素的紅色螢光發光層2R的發光光譜，虛線係顯示紅色調整色度之穿透光譜，一點鏈線係顯示紅色螢光色素之發光光譜，實線係顯示含有上述紅色調整色度以及紅色螢光色素的紅色螢光發光層2R之發光光譜。又，圖5係顯示將上述紅色螢光發光層2R之色純度僅與紅色螢光色素做比較的表。此處所使用的紅色螢光色素係258螢光體，紅色調整色素係顏料紅254(Pigment Red 254)。然後，其混合比係258螢光體為20重量部，顏料紅254為80重量部。另外，以上為一範例，而不限於此。
如圖5所示，含有紅色螢光色素與紅色調整色素的紅色螢光發光層2R的發光特性係發光峰為617nm，半峰寬為70nm。另一方面，單紅色螢光色素之發光特性係發光峰為612nm，半峰寬為90nm。如此般，得知含有紅色螢光色素與紅色調整色素的紅色螢光發光層2R相較於單使用紅色螢光色素之情況，發光峰會朝長波長側位移，且半峰寬亦會變小而使色純度提高。
如圖2所示，遮光構件3會披覆在除了位於上述螢光發光層2之顯示面側的放光面2a以外的周面2b而被加以設置。此遮光構件3係反射或吸收激發光EL及螢光FL者，且為例如藉由濺鍍或鍍覆等來形成會反射激發光EL及螢光FL的鋁或鎳等之金屬膜者。或者，可將會吸收激發光EL及螢光FL的例如黑色樹脂以填埋鄰接之螢光發光層2之間的間隙之方式來加以塗布。另外，披覆於螢光發光層2之放光面2a的遮光構件3會在之後藉由光微影、雷射照射或研磨等的各種手法來被去除。
在使用金屬膜來作為上述遮光構件3的情況，係可藉由金屬膜來將會朝鄰接螢光發光層2內之螢光發光層2方向斜向前進的激發光EL反射至螢光發光層2內側，以用於螢光色素之激發，而可提高螢光發光層2之發光效率。又， 由於斜向前進於螢光發光層2內之螢光FL亦可藉由金屬膜來被反射而從螢光發光層2之放光面2a被放出，故可達成光利用率之提升。
接著，便就此般所構成之全彩LED顯示面板的第1實施形態之製造方法來加以說明。
本發明之全彩LED顯示面板的第1實施形態之製造方法大致上可區分為LED陣列基板製造工序、螢光發光層形成工序以及遮光構件形成工序。以下，便依序就各工序來加以說明。
(LED陣列基板製造工序)
圖6係顯示LED陣列基板製造工序之說明圖。
首先，如圖6(a)所示，對應於配線基板5上之電極接點6來形成導電性彈性突起部7。詳細而言，係在將感光間隙材用之阻劑塗布於配線基板5整面後，使用光罩14來曝光、顯影而在電極接點6上圖形化形成突起部10。之後，在上述突起部10及電極接點6上，於互相導通之狀態下，藉由濺鍍或蒸鍍等來成膜出金或鋁等的良導電性之導電體膜9，以形成彈性突起部7。
更詳細而言，在成膜出導電體膜9前，便藉由光微影來在除了電極接點6上以外的周邊部分形成阻劑層，在導電體膜9成膜後藉由溶解液來溶解阻劑層並將阻劑層上之導電體膜9剝離(Lift-Off)。
另外，彈性突起部7可為以在光阻添加有銀等的導電性微粒子的導電性光阻或包含導電性高分子的導電性光阻所形成的突起部10。在此情況，彈性突起部7係在以既定厚度來將導電性光阻塗布在配線基板5上面之整面後，使用光罩來曝光、顯影，以在電極接點6上圖形化形成突起部10。
如此般，由於上述彈性突起部7可適用光微影程序來形成，故可在位置及形狀上確保高精度，即便LED4之接點8的間隔窄於10μm左右，仍可輕易形成。從而，便可製造高精細的全彩LED顯示面板。
又，由於彈性突起部7會藉由LED4之按壓而彈性變形接觸於LED4之接點8，故在如下述般同時按壓複數LED4之情況，仍可讓各LED4之各接點8確實地接觸於彈性突起部7。從而，便可提高全彩LED顯示面板的製造產率。
接著，如圖6(b)所示，會放射出紫外光或藍色波長帶之光線的複數LED4係以其接點8會一致於上述配線基板5之電極接點6的方式來相對於配線基板5加以對位，該複數LED4係在例如藍寶石基板12上，以與LED顯示面板之畫素間距相同之間距來配置為矩陣狀所形成。
接著，如圖6(c)所示，便相對於配線基板5來將藍寶石基板12加壓，而LED4之接點8便會電性連接於配線基板5之電極接點6。之後，便藉由圖示省略之黏著劑來將LED4黏著固定於配線基板5。在此情況，係可於將LED4黏著固定於配線基板5前，通電於配線基板5來檢查各LED4之點燈狀態。然後，可除了被判定為點燈不良之LED4或包含該判定為不良之LED4的LED列以外而僅黏著良品LED4。
接著，如圖6(d)所示，從藍寶石基板12側來對良品LED4照射雷射光L而進行雷射剝離，來將良品LED4從藍寶石基板12剝離。藉此，如圖6(e)所示，便完成將複數LED4矩陣狀地配置於配線基板5上的LED陣列基板1。另外，配線基板5上除了被判定為不良的LED4與包含該判定為不良之LED4的LED列以外的部分則作為預備的良品LED4或LED列。
(螢光發光層形成工序)
圖7係顯示螢光發光層形成工序的說明圖。
首先，如圖7(a)所示，在LED陣列基板1上例如旋塗或是噴塗有例如紅色之螢光阻劑13。
接著，如圖7(b)所示，使用光罩14來將紅色對應之LED4上的紅色之螢光阻劑13曝光。
接著，藉由既定顯影液來將上述紅色的螢光阻劑13顯影，便會如圖7(c)所示，在紅色對應之LED4上殘留有紅色的螢光阻劑13之島狀圖案，而形成有紅色螢光發光層2R。
之後，關於綠色及藍色螢光阻劑，係同樣地經由朝LED陣列基板1上的塗布工序及使用光罩之光微影工序，而如圖7(d)所示，在綠色及藍色對應的LED4上分別形成有綠色螢光發光層2G及藍色螢光發光層2B。
(遮光構件形成工序)
圖8係顯示遮光構件形成工序之說明圖。
首先，如圖8(a)所示，從螢光發光層2之放光面2a側藉由濺鍍等來加以成膜，而在螢光發光層2之周面2b以既定厚度來形成作為遮光構件3之鋁或鎳等的金屬膜。在此情況，遮光構件3可藉由無電解鍍覆來形成金屬膜，亦可在例如螢光發光層2上塗布例如感光性黑色樹脂後，再進行紫外線硬化而藉由上述黑色樹脂來填埋鄰接之螢光發光層2之間的間隙。
接著，如圖8(b)所示，藉由例如光微影之蝕刻、雷射照射或研磨來去除螢光發光層2之放光面2a上的遮光構件3。在藉由雷射照射來去除金屬膜的情況，可使用約260nm~約360nm波長之雷射。又，在藉由雷射照射來去除黑色樹脂之情況，可使用約355nm以上波長之雷射來進行雷射剝蝕。
之後，藉由在顯示面側表面形成圖示省略之會讓可見光穿透的透明保護層及會防止外部光線反射之反射防止膜，來完成第1實施形態之本發明的全彩LED顯示面板。另外，在LED4為發出藍色光者的情況，可無需藍色螢光發光層2B。
圖9係顯示本發明之全彩LED顯示面板的第2實施形態之重要部分放大剖面圖。
第2實施形態與第1實施形態不同之處在於螢光發光層2及遮光構件3會被形成在與LED陣列基板1不同的另一透明基板15上。以下，便就第2實施形態之製造方法來加以說明。
第2實施形態之製造方法大致上可區分為LED陣列基板製造工序、螢光發光層陣列基板製造工序以及組裝工序。
上述LED陣列基板製造工序係與第1實施形態之製造方法相同，在此便省略說明。
圖10係顯示螢光發光層陣列基板製造工序的說明圖。
首先，如圖10(a)所示，在會讓紫外線及可見光穿透之例如玻璃或樹脂製透明基板15上例如旋塗或噴塗有例如紅色之螢光阻劑13。
接著，如圖10(b)所示，使用光罩14來將紅色之螢光阻劑13曝光。
接著，藉由既定顯影液來將上述紅色之螢光阻劑13顯影，便會如圖10(c)所示，使紅色的螢光阻劑13之島狀圖案殘留，而以紅色對應之LED4的配列間距相同之間距來形成紅色螢光發光層2R。
之後，關於綠色及藍色的螢光阻劑13，係同樣地經由朝透明基板15上的塗布工序及使用光罩之光微影工序，而如圖10(d)所示，以綠色及藍色對 應之LED4的配列間距相同的間距來分別形成有綠色螢光發光層2G及藍色螢光發光層2B。
接著，如圖10(e)所示，從螢光發光層2之放光面2a側藉由濺鍍等來加以成膜，而在螢光發光層2之側面以既定厚度來形成作為遮光構件3之鋁或鎳等的金屬膜。在此情況，遮光構件3可藉由無電解鍍覆來形成金屬膜，亦可在例如螢光發光層2上塗布例如感光性黑色樹脂後，再進行紫外線硬化而藉由上述黑色樹脂來填埋鄰接之螢光發光層2之間的間隙。
接著，如圖10(f)所示，藉由例如光微影之蝕刻、雷射照射或研磨來去除螢光發光層2之放光面2a上的遮光構件3。如此般，製造出在除了螢光發光層2之放光面2a以外的周面具備有遮光構件3之螢光發光層陣列基板16。
圖11係顯示組裝工序之說明圖。
首先，如圖11(a)所示，在LED陣列基板1上設置螢光發光層陣列基板16，而使用預設在LED陣列基板1之圖示省略的對位標記與預設在螢光發光層陣列基板16之圖示省略的對位標記，來進行對位，而使螢光發光層陣列基板16之各螢光發光層2位在LED陣列基板1之各LED4上。
接著，如圖11(b)所示，兩基板會維持在對位狀態而被加壓，而藉由圖示省略之黏著劑來接合。藉此，便完成本發明之全彩LED顯示面板的第2實施形態。另外，與第1實施形態相同，在LED4為發出藍色光者的情況，可無需藍色螢光發光層2B。
上述第2實施形態中，朝螢光發光層2之保護層及反射防止膜的形成可在螢光發光層陣列基板16形成後，或上述組裝工序結束後再進行。
另外，上述說明中雖已就LED4為氮化鎵(GaN)為主材料的發光二極體的情況來加以闡述，但本發明並不限於此，LED4係可包含有機EL者。從而，便可以會放射出紫外光或藍色波長帶之光線的有機EL發光層來形成LED陣列基板1之LED4。

Claims (8)

  1. 一種全彩LED顯示面板，係具備有：LED陣列基板，係將會放射出紫外光或藍色波長帶之光線之複數LED矩陣狀地配置於配線基板上；複數螢光發光層，係形成為在三色對應之複數該LED上具有使螢光色素會均勻地分散於感光性樹脂的螢光阻劑之島狀圖案，並會藉由從該LED所放射出之激發光來被激發而波長轉換為對應色之螢光；以及遮光構件，係設置為會披覆在除了該螢光發光層之放光面以外的周面，而反射或吸收該激發光及該螢光。
  2. 如申請專利範圍第1項之全彩LED顯示面板，其中該遮光構件係反射該激發光之金屬膜。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之全彩LED顯示面板，其中該螢光阻劑除了該螢光色素以外，還進一步地含有會選擇性地讓預定波長帶之光線穿透的調整色素。
  4. 一種全彩LED顯示面板之製造方法，係包含：第1步驟，係將會放射出紫外光或藍色波長帶之光線的複數LED矩陣狀地配置於配線基板上；第2步驟，係將在三色對應之複數該LED上具有使螢光色素會均勻地分散於感光性樹脂的螢光阻劑曝光及顯影，而形成會藉由從該LED所放射出之激發光來被激發而波長轉換為對應色之螢光的複數螢光發光層的島狀圖案；以及第3步驟，係設置會披覆於除了該螢光發光層之放光面以外的周面，而反射或吸收該激發光及該螢光的遮光構件。
  5. 如申請專利範圍第4項之全彩LED顯示面板之製造方法，其中該遮光構件係反射該激發光之金屬膜。
  6. 如申請專利範圍第4或5項之全彩LED顯示面板之製造方法，其中該第3步驟係在將該遮光構件設置於該螢光發光層之側面後，去除披覆於該放光面之該遮光構件。
  7. 如申請專利範圍第4或5項之全彩LED顯示面板之製造方法，其中該螢光阻劑除了該螢光色素以外，還進一步地含有會選擇性地讓預定波長帶之光線穿透的調整色素。
  8. 如申請專利範圍第6項之全彩LED顯示面板之製造方法，其中該螢光阻劑除了該螢光色素以外，還進一步地含有會選擇性地讓預定波長帶之光線穿透的調整色素。
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