TW202119652A - 顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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陳富鑫
李育群
童鴻鈞
蔡宗良
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隆達電子股份有限公司
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Abstract

一種顯示裝置包含基板、複數個白光發光單元以及彩色濾光層。白光發光單元間隔排列於基板上，且白光發光單元為晶片級封裝(Chip Scale Package,CSP)。彩色濾光層位於白光發光單元上方。每個白光發光單元包含發光二極體晶片以及波長轉換膜。波長轉換膜直接包覆發光二極體晶片之頂面與周圍側面，且波長轉換膜將發光二極體晶片所發出的光線轉換為白光。

Description

顯示裝置及其製造方法
本揭露是有關於一種顯示裝置及一種顯示裝置的製造方法。
由於發光二極體(light-emitting diode,LED)具有壽命長、功耗低以及驅動簡單等優點，因此廣泛應用於照明、背光、發光二極體顯示器等。一般來說，發光二極體顯示器常採用紅、綠、藍發光二極體晶片做為像素，而像素經排列後可形成全彩的發光二極體顯示器。
然而，此種發光二極體顯示器常面臨發光不均勻、電控不易、尺寸無法縮減以及製作成本高等問題。因此，如何有效解決上述問題是目前亟需解決的課題。
本揭露之一技術態樣為一種顯示裝置。
根據本揭露一實施方式，顯示裝置包含基板、複數個白光發光單元以及彩色濾光層。白光發光單元間隔排列於基板上，且白光發光單元為晶片級封裝(Chip Scale Package, CSP)。彩色濾光層位於白光發光單元上方。每個白光發光單元包含發光二極體晶片以及波長轉換膜。波長轉換膜直接包覆發光二極體晶片之頂面與周圍側面，且波長轉換膜將發光二極體晶片所發出的光線轉換為白光。
在本揭露一實施方式中，彩色濾光層包含複數個色阻。色阻為紅色色阻、綠色色阻或藍色色阻，且色阻分別對應至白光發光單元。
在本揭露一實施方式中，顯示裝置更包含位於色阻之間的黑色矩陣。
在本揭露一實施方式中，發光二極體晶片產生藍光。
在本揭露一實施方式中，波長轉換膜包含複數個第一量子點以及複數個第二量子點，且第一量子點激發出之光線的波長範圍與第二量子點激發出之光線的波長範圍不同。
在本揭露一實施方式中，發光二極體晶片是無襯底的發光二極體晶片，且發光二極體晶片的厚度約在5μm至10μm之間。
在本揭露一實施方式中，波長轉換膜的厚度約在3μm至100μm之間。
本揭露之另一技術態樣為一種顯示裝置的製造方法。
根據本揭露一實施方式，顯示裝置的製造方法包含：形成複數個晶片級封裝(Chip Scale Package,CSP)的白光發光單元於載板上；將任意數量的白光發光單元轉移至基 板上；以及設置彩色濾光層於白光發光單元上方。
在本揭露一實施方式中，形成晶片級封裝的白光發光單元於載板上，包含：提供複數個無襯底的發光二極體晶片以覆晶型式設置於載板上；以及以層壓的方式將波長轉換膜形成在載板上方且包覆發光二極體晶片之頂面與周圍側面，使得波長轉換膜與發光二極體晶片具有相同的輪廓，其中波長轉換膜彼此相連於發光二極體晶片之間。
在本揭露一實施方式中，將任意數量的白光發光單元轉移至基板上，包含：吸附白光發光單元，使得波長轉換膜彼此斷開於發光二極體晶片之間；以及將白光發光單元貼附至基板上。
根據本揭露上述實施方式，由於波長轉換膜直接包覆發光二極體晶片之頂面與周圍側面而形成晶片級封裝的白光發光單元，因此顯示裝置的整體厚度得以下降。此外，以白光發光單元搭配彩色濾光層以得到各種顏色的色光，可提升顯示裝置的發光均勻性，並解決電控不易的問題。另外，透過直接將晶片級封裝的白光發光單元設置在基板上，可減少波長轉換膜材的使用量，以降低生產製作成本。
100‧‧‧顯示裝置
110‧‧‧基板
120‧‧‧白光發光單元
121‧‧‧頂面
121a‧‧‧頂面
122‧‧‧發光二極體晶片
123‧‧‧周圍側面
123a‧‧‧周圍側面
122a‧‧‧n型半導體層
122b‧‧‧發光層
123b‧‧‧側面
122c‧‧‧p型半導體層
122d‧‧‧保護層
122e‧‧‧正電極
122f‧‧‧負電極
123c‧‧‧側面
124‧‧‧波長轉換膜
124a‧‧‧第一量子點
124b‧‧‧第二量子點
130‧‧‧彩色濾光層
132‧‧‧色阻
132R‧‧‧紅色色阻
132G‧‧‧綠色色阻
132B‧‧‧藍色色阻
134‧‧‧黑色矩陣
150‧‧‧襯底
160‧‧‧黏膠層
170‧‧‧載板
180‧‧‧轉置頭
190‧‧‧導電特徵
G、G1‧‧‧間隙
D‧‧‧延伸方向
D1‧‧‧距離
H、H1~H5‧‧‧厚度
S10~S30‧‧‧步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：
第1圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置的側視示意圖。
第2圖繪示第1圖之白光發光單元的側視示意圖。
第3圖繪示第1圖之顯示裝置的上視圖。
第4圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置的製造方法的流程圖。
第5圖至第10圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置的製造方法在各步驟的側視示意圖。
以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置100的側視示意圖。第2圖繪示第1圖之白光發光單元120的側視示意圖。同時參閱第1圖及第2圖，顯示裝置100包含基板110、複數個白光發光單元120以及彩色濾光層130。基板110可為具有導電線路的基板，例如薄膜電晶體基板、玻璃基板、石英基板或矽基板，但並不用以限制本揭露。白光發光單元120間隔排列於基板110上，也就是說，白光發光單元120之間具有間隙G。此外，彩色濾光層130位於白光發光單元120上方。
在一些實施方式中，每個白光發光單元120各自 包含發光二極體晶片122以及波長轉換膜124，且白光發光單元120為晶片級封裝(Chip Scale Package,CSP)，即波長轉換膜124直接包覆發光二極體晶片122之頂面121與周圍側面123。此外，發光二極體晶片122是無襯底的發光二極體晶片122，例如發光二極體晶片122不具有藍寶石基板，如此一來，白光發光單元120的整體尺寸得以減小。舉例來說，包含無襯底之發光二極體晶片122的白光發光單元120的厚度H約在8μm至110μm之間，其中發光二極體晶片122的厚度H1約在5μm至10μm之間，而波長轉換膜124的厚度H2約在3μm至100μm之間。由於白光發光單元120具有較小的尺寸，因此可以高密度的方式排列，使得顯示裝置100可具有良好的發光均勻性。
在一些實施方式中，發光二極體晶片122包含n型半導體層122a、發光層122b、p型半導體層122c、保護層122d、正電極122e以及負電極122f。詳細而言，發光層122b位於n型半導體層122a與p型半導體層122c之間，且波長轉換膜124包覆n型半導體層122a的頂面121a與周圍側面123a、發光層122b的側面123b以及p型半導體層122c的側面123c。在一些實施方式中，n型半導體層122a為n型氮化鎵半導體層，且p型半導體層122c為p型氮化鎵半導體層，n型半導體層122a的厚度H3約在2.0μm至3.5μm之間，且p型半導體層122c的厚度H5約為0.17μm。此外，發光層122b的厚度H4約在0.05μm至0.09μm之間。另外，正電極122e及負電極122f可為金屬或合金，但並不用以限制本揭露。
在一些實施方式中，發光二極體晶片122產生藍光，且波長轉換膜124將發光二極體晶片122所產生的藍光轉換為白光，使得白光發光單元120可發出白光。舉例來說，波長轉換膜124可包含複數個第一量子點124a以及複數個第二量子點124b，第一量子點124a將發光二極體晶片122所產生的藍光轉為紅光，而第二量子點124b將發光二極體晶片122所產生的藍光轉為綠光。隨後，紅光、綠光以及未經量子點轉換的藍光混合為白光並由白光發光單元120射出。在其他實施方式中，發光二極體晶片122亦可其他產生色光，而波長轉換膜124中的第一量子點124a與第二量子點124b分別將該色光轉換為不同波長範圍的光，並進而混合而形成白光而由白光發光單元120射出。換句話說，每個白光發光單元120各自為一個晶片級封裝(Chip Scale Package,CSP)，且每個晶片級封裝可各自發出白光。
由於每個白光發光單元120可各自發出白光，因此可避免電控方面的問題。詳細而言，傳統的顯示裝置包含複數個紅光、綠光及藍光發光單元，而由於不同色光的發光單元之間具有電壓差，因此導致顯示裝置整體在電性方面不易控制。然而，本揭露的顯示裝置100是直接包含複數個白光發光單元120，因此不會產生上述因電壓差所造成的電控問題。
第3圖繪示第1圖之顯示裝置100的上視圖。同時參閱第1圖及第3圖，彩色濾光層130包含複數個色阻132，且每個色阻132可為紅色色阻132R、綠色色阻132G或藍色色阻132B。每個色阻132各自對應至不同的白光發光單元120。如 此一來，每個色阻132可將所對應之白光發光單元120所發出的白光轉為對應顏色的光(例如，紅光、綠光或藍光)。在一些實施方式中，色阻132可以陣列的方式排列。在另一些實施方式中，紅色色阻132R、綠色色阻132G及藍色色阻132B可相鄰排列，以形成一個像素(pixel)單元。然而，色阻132的排列方式不以上述為限，可依設計者的需求而定。此外，彩色濾光層130更包含位於色阻132之間黑色矩陣134。黑色矩陣134具有良好的遮光性，可避免色阻132或像素單元之間的漏光，進而提升顯示裝置100所呈現的對比度。
由於顯示裝置100是透過白光發光單元120搭配彩色濾光層130以得到各種顏色的色光，且每個白光發光單元120皆對應至一個色阻132，因此不論白光發光單元120以何種角度或方式排列，皆不容易產生明顯的亮暗區域，進而提升顯示裝置100整體的發光均勻性。此外，藉由使用高解析度的彩色濾光層130，並以不同顏色的色阻132對應不同的白光發光單元120，便可在不影響色彩解析度的前提下產生對應的色光。
應瞭解到，已敘述過的元件連接關係與功效將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明顯示裝置100的製造方法。
第4圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置100的製造方法的流程圖。顯示裝置100的製造方法包含下列步驟。在步驟S10中，形成複數個晶片級封裝的白光發光單元於載板上。在步驟S20中，將任意數量的白光發光單元轉移至 基板上。在步驟S30中，設置彩色濾光層於白光發光單元上方。在以下敘述中，將進一步說明上述各步驟。
第5圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置100的製造方法在特定步驟的側視示意圖。首先，在襯底150(例如，藍寶石基板)上形成複數個發光二極體晶片122，使得發光二極體晶片122沿襯底150的延伸方向D排列，且發光二極體晶片122之間具有間隙G1。接著，將帶有襯底150的發光二極體晶片122倒置並透過黏膠層160將發光二極體晶片122設置於載板170上。換句話說，此步驟是將帶有襯底150的發光二極體晶片122以覆晶型式設置於載板170上。詳細而言，發光二極體晶片122的n型半導體層122a附著於襯底150，而發光二極體晶片122的正電極122e與負電極122f透過黏膠層160與載板170貼合，使得襯底150與載板170位於發光二極體晶片122的相對兩側。
第6圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置100的製造方法在特定步驟的側視示意圖。在將發光二極體晶片122設置於載板170上後，接著移除位於發光二極體晶片122上的襯底150。如此一來，便在載板170上設置了複數個無襯底的發光二極體晶片122。在一些實施方式中，可使用雷射剝離(laser lift-off,LLO)的方式移除襯底150，但並不用以限制本揭露。透過將襯底150移除，使得後續形成的白光發光單元可具有較小的厚度，以有效減小顯示裝置100整體的尺寸。
第7圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置100的製造方法在步驟S10的側視示意圖。在步驟S10中，以 層壓(lamination)的方式將波長轉換膜124形成在載板170上方並包覆每個發光二極體晶片122之頂面121與周圍側面123，使得波長轉換膜124與發光二極體晶片122具有相同的輪廓。波長轉換膜124彼此相連於發光二極體晶片122之間，且相連的部分附著於黏膠層160上。詳細而言，由於波長轉換膜124具有很小的厚度H2，因此不會填滿相鄰之發光二極體晶片122間的間隙G1。透過以厚度H2很小的波長轉換膜124包覆發光二極體晶片122，可減少波長轉換膜材的使用量，進而降低生產成本並減小顯示裝置100整體的尺寸。在此步驟中，波長轉換膜124以及包覆於其中的發光二極體晶片122可視為一個晶片級封裝的白光發光單元120。換句話說，在此步驟中，在載板170上設置了複數個晶片級封裝的白光發光單元120。
第8圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置100的製造方法在步驟S20的側視示意圖。在步驟S20中，吸附位於載板170上之任意數量的白光發光單元120，使得波長轉換膜124彼此斷開於發光二極體晶片122之間。在一些實施方式中，可透過微轉印(micro-transfer printing,μTP)的方式以轉置頭180(例如，聚二甲基矽氧烷(poly(dimethyl siloxane),PDMS)轉置頭)選擇性地吸附位於載板170上白光發光單元120。詳細而言，在此步驟中，透過轉置頭180與波長轉換膜124之間的凡得瓦力(Van der Waals force)將白光發光單元120吸附起來。
第9圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置100的製造方法在步驟S20的側視示意圖。持續進行步驟 S20，在將位於載板170上白光發光單元120吸附起來後，可將吸附於轉置頭180的白光發光單元120轉移至基板110的對應位置上。在一些實施方式中，可使用共晶(eutectic)焊接的方式將白光發光單元120貼附在基板110上。在另一些實施方式中，可使用錫膏回流的方式將白光發光單元120貼附在基板110上。如此一來，便可形成導電特徵190以將白光發光單元120貼附至基板110上。在步驟S20中，可依照基板110上欲放置白光發光單元120的位置選擇性地吸附位於載板170上的白光發光單元120。在一些實施方式中，白光發光單元120之間具有間隙G。
第10圖繪示根據本揭露一實施方式之顯示裝置100的製造方法在步驟S30的側視示意圖。在步驟S30中，設置彩色濾光層130於白光發光單元120上方，並將彩色濾光層130中每個色阻132分別對應置不同的白光發光單元120。應瞭解到，為了清楚起見，在第10圖中省略導電特徵190。由於在步驟S20中，是直接將包含波長轉換膜124的白光發光單元120設置在基板110上，因此不需額外設置其他波長轉換層於彩色濾光層130與白光發光單元120之間，使得彩色濾光層130與白光發光單元120之間的距離D1得以減小，進而減小顯示裝置100整體的尺寸。
根據本揭露上述實施方式，由於波長轉換膜直接包覆發光二極體晶片之頂面與周圍側面而形成晶片級封裝的白光發光單元，因此顯示裝置的整體厚度得以下降。此外，以白光發光單元搭配彩色濾光層以得到各種顏色的色光，可提升 顯示裝置的發光均勻性，並解決電控不易的問題。另外，透過直接將晶片級封裝的白光發光單元設置在基板上，可減少波長轉換膜材的使用量，以降低生產製作成本。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧顯示裝置
110‧‧‧基板
120‧‧‧白光發光單元
122‧‧‧發光二極體晶片
124‧‧‧波長轉換膜
130‧‧‧彩色濾光層
132‧‧‧色阻
132R‧‧‧紅色色阻
132G‧‧‧綠色色阻
132B‧‧‧藍色色阻
134‧‧‧黑色矩陣
G‧‧‧間隙

Claims (10)

  1. 一種顯示裝置，包含：
    一基板；
    複數個白光發光單元，間隔排列於該基板上，其中該些白光發光單元為晶片級封裝(Chip Scale Package,CSP)，且每一該些白光發光單元包含：
    一發光二極體晶片；以及
    一波長轉換膜，直接包覆該發光二極體晶片之頂面與周圍側面，且該波長轉換膜將該發光二極體晶片所發出的光線轉換為白光；以及
    一彩色濾光層，位於該些白光發光單元上方。
  2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該彩色濾光層包含複數個色阻，且每一該些色阻為紅色色阻、綠色色阻或藍色色阻，且該些色阻分別對應至該些白光發光單元。
  3. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該彩色濾光層更包含一黑色矩陣，位於該些色阻之間。
  4. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該發光二極體晶片產生藍光。
  5. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該波長轉換膜包含複數個第一量子點以及複數個第二量子點，且該些 第一量子點激發出之光線的波長範圍與該些第二量子點激發出之光線的波長範圍不同。
  6. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該發光二極體晶片是無襯底的發光二極體晶片，且該發光二極體晶片的厚度約在5μm至10μm之間。
  7. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該波長轉換膜的厚度約在3μm至100μm之間。
  8. 一種顯示裝置的製造方法，包含：
    形成複數個晶片級封裝(Chip Scale Package,CSP)的白光發光單元於一載板上；
    將任意數量的該些晶片級封裝的白光發光單元轉移至一基板上；以及
    設置一彩色濾光層於該些晶片級封裝的白光發光單元上方。
  9. 如請求項8所述的顯示裝置的製造方法，其中形成該些晶片級封裝的白光發光單元於該載板上，包含：
    提供複數個無襯底的發光二極體晶片以覆晶型式設置於該載板上；以及
    以層壓的方式將一波長轉換膜形成在該載板上方且包覆每一該些發光二極體晶片之頂面與周圍側面，使得該些波長 轉換膜與該些發光二極體晶片具有相同的輪廓，其中該波長轉換膜彼此相連於該些發光二極體晶片之間。
  10. 如請求項9所述的顯示裝置的製造方法，其中將任意數量的該些晶片級封裝的白光發光單元轉移至該基板上，包含：
    吸附該些晶片級封裝的白光發光單元，使得該些波長轉換膜彼此斷開於該些發光二極體晶片之間；以及
    將該些晶片級封裝的白光發光單元貼附至該基板上。
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