TW202212535A - 用於微型發光二極體之藍色轉換器 - Google Patents

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Abstract

一種光可固化組成物包括藍色光致發光材料、一或多種單體、及光引發劑，該光引發劑回應於吸收紫外光而引發一或多種單體的聚合。藍色光致發光材料經選擇為吸收具有在約300 nm至約430 nm的範圍中的最大波長的紫外光並且發射藍光。藍色光致發光材料亦具有在約420 nm至約480 nm的範圍中的發射峰。發射峰的半峰全幅值（full width at half maximum）小於100 nm，並且光致發光量子產率在5%至100%的範圍中。

Description

用於微型發光二極體之藍色轉換器
本揭示大體係關於用於微型LED的藉由自對準的原位固化安裝的藍色轉換器的製造方法，以及包括藍色轉換器的系統及裝置。
發光二極體(LED)面板使用LED陣列，其中個別的LED提供可個別控制的像素元件。此種LED面板可以用於電腦、觸控式面板裝置、個人數位助理(PDA)、蜂巢電話、電視監控器、及類似者。
與OLED相比，使用基於III-V族半導體技術的微型LED的LED面板（亦稱為微型LED）將具有各種優點，例如，較高能量效率、亮度、及較長壽命，以及顯示器堆疊中的較少的材料層，這可以簡化製造。然而，微型LED面板的製造存在挑戰。具有不同顏色發射（例如，紅色、綠色及藍色像素）的微型LED需要經由分離的製程在不同基板上製造。將多種顏色的微型LED裝置整合到單個面板上通常需要拾取及放置步驟以將微型LED裝置從其原始供體基板轉移到目的地基板。這經常涉及修改LED結構或製造製程，諸如引入犧牲層以簡化脫模。此外，對放置準確性的嚴格需求可能限制產量、最終良率、或兩者。
繞過拾取及放置步驟的替代途徑係在用單色LED製造的基板上的特定像素位置處選擇性沉積顏色轉換劑（例如，量子點、奈米結構、光致發光材料、或有機物質）。單色LED可以產生相對短波長的光，例如，紫色或藍色光，並且顏色轉換劑可以將此短波長的光轉換為較長波長的光，例如，用於紅色或綠色像素的紅色或綠色光。顏色轉換劑的選擇性沉積可以使用高解析度蔽荫遮罩或可控的噴墨或氣溶膠噴射印刷來執行。
然而，蔽荫遮罩易於出現對準準確度及可擴展性的問題，而噴墨及氣凝膠噴射技術存在解析度（噴墨）、準確度（噴墨）及產量（氣凝膠噴射）問題。為了製造微型LED顯示器，需要新的技術來精確地及成本有效地將用於不同顏色的顏色轉換劑提供到基板（諸如大面積基板或可撓性基板）上的不同像素上。
本揭示大體係關於用於微型LED的藉由自對準的原位固化安裝的藍色轉換器的製造方法，以及包括藍色轉換器的系統及裝置。
在一般態樣中，光可固化組成物包括藍色光致發光材料、一或多種單體、及光引發劑，該光引發劑回應於吸收紫外光而引發一或多種單體的聚合。藍色光致發光材料經選擇為吸收具有在約300 nm至約430 nm的範圍中的最大波長的紫外光並且發射藍光。藍色光致發光材料亦具有在約420 nm至約480 nm的範圍中的發射峰。發射峰的半峰全幅值小於100 nm，並且光致發光量子產率在5%至100%的範圍中。
在另一態樣中，光固化的組成物包括聚合物基質、在聚合物基質中混合的藍色光致發光材料、及光引發劑的成分，該光引發劑引發聚合以形成聚合物基質。藍色光致發光材料經選擇為吸收具有在約300 nm至約430 nm的範圍中的最大波長的紫外光及發射具有在約420 nm至約480 nm的範圍中的發射峰的藍光，其中發射峰的半峰全幅值小於100 nm，並且光致發光量子產率在5%至100%的範圍中。
在另一態樣中，一種製造發光裝置的方法包括：在具有背板及與背板的背板電路系統電氣整合的紫外發光二極體的陣列的顯示器上方分配第一光可固化流體；啟動發光二極體的陣列中的第一複數個發光二極體以照明及聚合一或多種單體來在第一複數個發光二極體的每一者上方形成第一顏色轉換層，用於將來自第一複數個發光二極體的光轉換為藍光，每個顏色轉換層包括在聚合物基質中混合的藍色光致發光材料；以及移除第一光可固化流體的未固化的剩餘部分。第一光可固化流體包括經選擇為吸收具有在約300 nm至約430 nm的範圍中的最大波長的紫外光並且發射具有在約420 nm至約480 nm的範圍中的發射峰（其中發射峰的半峰全幅值小於100 nm，並且光致發光量子產率在5%至100%的範圍中）的藍光的藍色光致發光材料、一或多種單體、及光引發劑，該光引發劑回應於吸收紫外光而引發一或多種單體的聚合。
此等態樣的實現方式可包括以下特徵中的一或多個。
組成物通常包括約0.1重量%至約10重量%的藍色光致發光材料、約0.5重量%至約5重量%的光引發劑、及約1重量%至約90重量%的一或多種單體。在一些情況下，組成物包括溶劑。具有溶劑的組成物通常包括約0.1重量%至約10重量%的藍色光致發光材料、約0.5重量%至約5重量%的光引發劑、約1重量%至約90重量%的一或多種單體、及約10重量%至約90重量%的溶劑。
藍色光致發光材料可以係有機材料、有機金屬材料、或聚合材料。在一些情況下，藍色光致發光材料係有機材料，並且有機材料係自由基。藍色光致發光材料可以係螢光或磷光。
藍色轉換器以及包括藍色轉換器的系統及裝置的優點包括高光致發光量子產率、長壽命、及長保質期。
本揭示的標的的一或多個實施例的細節在附圖及描述中闡述。標的的其他特徵、態樣、及優點將從描述、圖式、及申請專利範圍中變得顯而易見。
量子點可以分散在用於噴墨印刷的丙烯酸酯調配物中。在UV固化之後，鎖定在聚丙烯酸酯基質中的量子點可以用作進階顯示器的顏色轉換層。然而，儘管紅光及綠光可以藉由量子點來實現，但將UV光轉換為藍光的量子點（例如，ZeS/Se/Te量子點）通常遭受低光致發光量子產率(PLQY)、短工作壽命、及短保質期的缺點。
可解決與缺乏用於具有UV背光的微型LED的藍色顏色轉換劑相關聯的問題的技術包括使用除了用於藍色顏色轉換劑的量子點之外的材料。此等藍色顏色轉換劑可以包括在用於如本揭示中描述的藉由自對準固化形成的微型LED藍色顏色轉換層的調配物中。
用於微型LED藍色顏色轉換層的調配物通常包括藍色顏色轉換劑（例如，不具有量子點）、反應性成分、及光引發劑。調配物可視情況包括下列中的一或多種：溶劑、功能成分（例如，高折射率添加劑、表面活性劑、雜散光吸收劑或UV阻斷劑）。
適宜的藍色顏色轉換劑包括螢光及磷光有機分子、有機自由基、有機金屬複合物、及包括一或多種此等顏色轉換劑的聚合物。藍色顏色轉換劑經選擇為具有對具有在約300 nm至約430 nm的範圍中的最大波長（λ max）的UV光的強吸收，並且發射具有在約420 nm至約480 nm的範圍中的發射峰的藍光。發射峰的半峰全幅值(FWHM)通常小於100 nm，並且光致發光量子產率(PLQY)通常在5%至100%的範圍中。
適宜的藍色顏色轉換劑的實例包括LUMILUX Blue CD 310、LUMILUX Blue CD 710、及LUMILUX Dispersion Blue CD 910（可從Honeywell International Inc.獲得）。第1A圖圖示了藍色螢光分子4P-NPD、Bepp 2、TPA-SBFF、DPAFVF、Ban-(3,5)-CF3、TBPe、DBzA、BITPI、BiPI-1、4PF、TPI-Py、及PhImA的結構式。第1B圖圖示了藍色熱活化的延遲螢光(TADF)分子v-DABNA、DMAC-DPS、CZ-PS、DMTDAc、DMAC-TRZ、Cab-Ph-TRZ、Ca-TRZ2、Cz-TRZ3、Cz-TRZ4、BCC-TPTA、DDCzTrz、DPCC-TPTA、DCzTrz、BDPCC-TPTA、Phen-TRZ、TCzTrz、Cz-VPN、CPC、2PXZ-TAZ、及CC2BP的結構式。第1C圖圖示了包括類金屬（硼）及金屬（鈹及銥）的藍色磷光有機及有機金屬錯合物的結構式。
用於微型LED紅色及綠色顏色轉換層的調配物通常分別包括紅色或綠色顏色轉換劑、反應性成分、及光引發劑。調配物可視情況包括下列中的一或多種：溶劑、功能成分（例如，高折射率添加劑、表面活性劑、雜散光吸收劑或UV阻斷劑）。
紅色及綠色顏色轉換劑係回應於吸收第二可見波長頻帶中的UV輻射或可見輻射而發射第一可見波長頻帶中的可見輻射的材料。UV輻射通常具有在200 nm至400 nm的範圍中的波長。可見輻射通常具有在500 nm至800 nm的範圍中的波長或波長頻帶。第一可見波長頻帶與第二可見波長頻帶不同（例如，能量更大）。亦即，顏色轉換劑係可以將來自微型LED的較短波長的光轉換為較長波長的光的材料。
紅色及綠色顏色轉換劑可以包括光致發光材料（諸如有機或無機分子）、奈米材料（例如，奈米粒子、奈米結構、量子點）、或其他適當材料。適宜的奈米材料通常包括一或多種III-V族化合物。適宜III-V族化合物的實例包括CdSe、CdS、InP、PbS、CuInP、ZnSeS、及GaAs。在一些情況下，奈米材料包括選自由下列組成的群組的一或多種元素：鎘、銦、銅、銀、鎵、鍺、砷、鋁、硼、碘、溴、氯、硒、碲、及磷。在某些情況下，奈米材料包括一或多種鈣鈦礦。
量子點可以係均質的或可以具有核-殼結構。量子點可以具有在約1 nm至約10 nm的範圍中的平均直徑。一或多種有機配位體通常耦合到量子點的外表面。有機配位體促進量子點在溶劑中的分散。適宜的有機配位體包括脂族胺、硫醇或酸化合物，其中脂族部分通常具有6至30個碳原子。適宜的奈米結構的實例包括奈米片、奈米晶體、奈米棒、奈米管、及奈米線。
反應性成分包括單體，諸如(甲基)丙烯酸酯單體，並且可以包括一或多個單(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸酯、或其組合。反應性成分可以藉由負光阻劑提供，例如，SU-8光阻劑。適宜的單(甲基)丙烯酸酯的實例包括(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸三甲基環己酯、(甲基)丙烯醯胺二乙酯、(甲基)丙烯醯胺二甲酯、及(甲基)丙烯酸四氫糠酯。反應性成分可包括交聯劑或其他反應性化合物。適宜的交聯劑的實例包括聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯（例如，二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯或三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯）、N,N’-亞甲基雙-(甲基)丙烯醯胺、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、及季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯。適宜的反應性化合物的實例包括聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙烯基吡咯啶酮、乙烯基咪唑、苯乙烯磺酸酯、(甲基)丙烯醯胺、烷基(甲基)丙烯醯胺、二烷基(甲基)丙烯醯胺、羥乙基(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸嗎啉乙酯、及乙烯基甲醯胺。
光引發劑回應於輻射（諸如UV輻射、UV-LED輻射、可見輻射、及電子束輻射）而引發聚合。在一些情況下，光引發劑回應於UV或可見輻射。適宜的光引發劑包括自由基光引發劑，諸如主體固化光引發劑及表面固化光引發劑。
主體固化光引發劑在暴露於UV輻射之後裂解，從而產生可以引發聚合的自由基。主體固化光引發劑可以用於所分配液滴的表面及貫穿或主體固化。主體固化光引發劑包括安息香醚、苄基縮酮、乙醯苯酮、烷基苯酮、氧化膦、二苯基酮化合物、及噻烷化合物。
表面固化光引發劑藉由UV輻射活化並且藉由從第二化合物中奪取氫來形成自由基，該等自由基成為實際的引發自由基。此第二化合物經常稱為共引發劑或聚合增效劑，並且可係胺增效劑。胺增效劑用於減少氧抑制，並且由此，表面固化光引發劑可以用於快速表面固化。表面固化光引發劑包括二苯基酮化合物及噻噸酮化合物。胺增效劑係具有活性氫的胺。胺增效劑（諸如含胺的丙烯酸酯）可在樹脂前驅物組成物調配物中與二苯基酮光引發劑結合以：a)限制氧抑制，b)快速固化液滴或層表面，以便固定液滴或層表面的尺寸，以及c)增加在固化製程中的層穩定性。
適宜光引發劑的實例包括1-羥基環己基苯基酮、4-異丙基苯基-2-羥基-2-甲基丙-1-酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙-1-酮、2,2-二甲基-2-羥基-苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-羥基-2-甲基丙醯苯、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦、雙(2,6-二甲氧基-苯甲醯基)-2,4,6三甲基苯基氧化膦、2-甲基-1-1[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉-丙-1-酮、3,6-雙(2-甲基-2-嗎啉-丙醯基)-9-正辛基咔唑、2-苄基-2-(二甲基胺基)-1-(4-嗎啉基)苯基)-1-丁酮、二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、異丙基噻噸酮、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦、2-羥基-2-甲基-1苯基-1-丙酮。市售的光引發劑的適宜混合物包括Darocur 4265、Irgacure 184、Irgacure 250、Irgacure 270、Irgacure 295、Irgacure 369、Irgacure 379、Irgacure 500、Irgacure 651、Irgacure 754、Irgacure 784、Irgacure 819、Irgacure 907、Irgacure 1173、Irgacure 2100、Irgacure 2022、Irgacure 4265、Irgacure TPO、Irgacure TPO-L、Esacure KT37、Esacure KT55、Esacure KTO046、Omnicat 250、及Omnicat 550。適宜的胺增效劑包括具有或不具有丙烯酸基團的二級胺及三級胺化合物，諸如二乙醇胺、三乙醇胺、及Genomer 5142。
視情況，光可固化組成物可以包括溶劑。溶劑可以係有機或無機的。適宜溶劑的實例包括水、乙醇、甲苯、二甲基甲醯胺、甲乙酮、或其組合。溶劑可以經選擇以提供光可固化組成物的期望表面張力或黏度。溶劑亦可以改進其他成分的化學穩定性。
視情況，光可固化組成物可以包括雜散光吸收劑或UV阻斷劑。適宜的雜散光吸收劑的實例包括Disperse Yellow 3、Disperse Yellow 7、Disperse Orange 13、Disperse Orange 3、Disperse Orange 25、Disperse Black 9、Disperse Red 1丙烯酸酯、 Disperse Red 1甲基丙烯酸酯、Disperse Red 19、Disperse Red 1、Disperse Red 13、及Disperse Blue 1。適宜的UV阻斷劑的實例包括苯并三唑基羥苯基化合物。
視情況，第一光可固化組成物可以包括一或多種其他功能成分。作為一個實例，功能成分可以影響顏色轉換層的光學性質。例如，功能成分可以包括具有足夠高的折射率（例如，至少約1.7）的奈米粒子，使得顏色轉換層用作調節輸出光的光路徑的光學層，例如，提供微透鏡。適宜奈米粒子的實例包括TiO 2、ZnO 2、ZrO 2、CeO 2、或此等氧化物中的兩種或多種的混合物。替代地或此外，奈米粒子可以具有經選擇的折射率，使得顏色轉換層用作減少總反射損失的光學層，藉此改進光提取。作為另一實例，功能成分可以包括分散劑或表面活性劑以調節光可固化組成物的表面張力。適宜的分散劑或表面活性劑的實例包括矽氧烷及聚乙二醇。作為又一實例，功能成分可以包括發射可見輻射的光致發光顏料。適宜的光致發光顏料的實例包括硫化鋅及鋁酸鍶。
在一些情況下，光可固化組成物包括約多達約90重量%的反應性成分（例如，約10重量%至約90重量%）、約0.5重量%至約5重量%的光引發劑、及約0.1重量%至約10重量%（例如，約1重量%至約2重量%）的顏色轉換劑。光可固化組成物亦可包括溶劑（例如，多達約10重量%的溶劑）。
光可固化組成物可以視情況包括多達約5重量%的表面活性劑或分散劑、約0.01重量%至約5重量%（例如，約0.1重量%至約1重量%）的雜散光吸收劑、或其任何組合。
光可固化組成物的黏度在室溫下通常在約10 cP（厘泊）至約2000 cP的範圍中（例如，約10 cP至約150 cP）。光可固化組成物的表面張力通常在約20毫牛頓每公尺(mN/m)至約60 mN/m的範圍中（例如，約40 mN/m至約60 mN/m）。在固化之後，經固化的光可固化組成物的斷裂伸長率通常在約1%至約200%的範圍中。經固化的光可固化組成物的拉伸強度在約1兆帕(MPa)至約1吉帕(GPa)的範圍中。光可固化組成物可以在一或多個層中施加，並且經固化的光可固化組成物的厚度通常在約10 nm至約100微米的範圍中（例如，約10 nm至約20微米、約10 nm至約1000 nm、或約10 nm至約100 nm）。
在本揭示中描述的光可固化組成物在顯示器（諸如關於第2圖至第7圖描述的微型LED顯示器）中實現為顏色轉換層。
第2圖示出了包括在背板16上設置的個別微型LED 14（參見第3A圖及第3B圖）的陣列12的微型LED顯示器10。微型LED 14已經與背板電路系統18整合，使得每個微型LED 14可以個別地定址。例如，背板電路系統18可以包括具有針對每個微型LED的薄膜電晶體及儲存電容器（未示出）的TFT主動矩陣陣列、行位址及列位址線18a，行及列驅動器18b等，用於驅動微型LED 14。或者，微型LED 14可以藉由背板電路系統18中的被動矩陣驅動。背板16可以使用習知的CMOS製程製造。
第3A圖及第3B圖示出了具有個別微型LED 14的微型LED陣列12的部分12a。所有微型LED 14利用相同結構製造以便產生相同的波長範圍（這可以被稱為「單色」微型LED）。例如，微型LED 14可以產生紫外(UV)（例如，近紫外）範圍中的光。例如，微型LED 14可以產生在365至405 nm的範圍中的光。作為另一實例，微型LED 14可以產生在紫色或藍色範圍中的光。微型LED可以產生具有20至60 nm的光譜頻寬的光。
第3B圖示出了可以提供單個像素的微型LED陣列的一部分。假設微型LED顯示器係三色顯示器，每個像素包括三個子像素，一個子像素用於每種顏色，例如，每個子像素用於藍色、綠色及紅色通道。因此，像素可以包括三個微型LED 14a、14b、14c。例如，第一微型LED 14a可以對應於藍色子像素，第二微型LED 14b可以對應於綠色子像素，並且第三微型LED 14c可以對應於紅色子像素。然而，下文論述的技術可應用於使用較大數量顏色（例如，四種或多種顏色）的微型LED顯示器。在此情況下，每個像素可以包括四個或多個微型LED，其中每個微型LED對應於相應顏色。此外，下文論述的技術可應用於僅使用兩種顏色的微型LED顯示器。
一般而言，單色微型LED 14可以產生在具有一峰的波長範圍中的光，其中波長不大於意欲用於顯示器的最高頻率顏色（例如，紫光或藍光）的波長。顏色轉換劑可以將此短波長的光轉換為較長波長的光，例如，用於紅色或綠色子像素的紅光或綠光。若微型LED產生UV光，則顏色轉換劑可以用於將UV光轉換為用於藍色子像素的藍光。
垂直隔離壁20在相鄰的微型LED之間形成。隔離壁提供了光學隔離以幫助局部化聚合並且減少在下文論述的原位聚合期間的光學串擾。隔離壁20可以係光阻劑或金屬，並且可以藉由習知的微影製程沉積。如第3A圖所示，壁20可以形成矩形陣列，其中個別凹陷22中的每個微型LED 14藉由壁20界定。其他陣列幾何形狀（例如，六邊形或偏移矩形陣列）亦係可能的。在下文更詳細論述用於背板整合及隔離壁形成的可能製程。
壁可以具有約3至20 μm的高度H。壁可以具有約2至10 μm的寬度W。高度H可以大於寬度W，例如，壁可以具有1.5:1至5:1的深寬比。壁的高度H足以阻擋來自一個微型LED的光到達相鄰的微型LED。
第4A圖至第4H圖示出了在微型LED陣列上方選擇性形成顏色轉換層的方法。最初，如第4A圖所示，第一光可固化組成物30a在已經與背板電路系統整合的微型LED 14的陣列上方沉積。第一光可固化組成物30a可以具有深度D，深度D大於隔離壁20的高度H。
參見第5A圖至第5C圖，光可固化組成物（例如，第一光可固化組成物30a、第二光可固化組成物30b、第三光可固化組成物30c等）包括可聚合成分32、用於在對應於微型LED 14的發射的波長的照明下觸發聚合的光引發劑34、及顏色轉換劑36a。可聚合成分32包括如本文描述的反應性成分及抗氧化抑制添加劑。
在固化光可固化組成物之後，光引發劑34的成分可存在於經固化的光可固化組成物（光聚合物）中，其中成分係在光引發製程中光引發劑中的鍵斷裂期間形成的光引發劑的片段。
返回到第4A圖，第一光可固化組成物30a可以在微型LED陣列上方的顯示器上藉由旋塗、浸漬、噴塗、或噴墨製程沉積。噴墨製程可以更有效地消耗第一光可固化組成物30a。
接下來，如第4B圖所示，背板16的電路系統用於選擇性啟動第一複數個微型LED 14a。此第一複數個微型LED 14a對應於第一顏色的子像素。特定而言，第一複數個微型LED 14a對應於將藉由光可固化組成物30a中的顏色轉換劑產生的光顏色的子像素。例如，假設流體30a中的顏色轉換劑將來自微型LED 14的光轉換為藍光，則僅接通對應於藍色子像素的彼等微型LED 14a。因為微型LED陣列已經與背板電路系統18整合，電力可以供應給微型LED顯示器10並且控制信號可以由微處理器應用以選擇性接通微型LED 14a。
參見第4B圖及第4C圖，啟動第一複數個微型LED 14a產生照明A（參見第4B圖），這導致原位固化第一光可固化組成物30a以在每個啟動的微型LED 14a上方形成第一凝固的顏色轉換層40a（參見第4C圖）。簡而言之，流體30a經固化以形成顏色轉換層40a，但僅在所選的微型LED 14a上。例如，用於轉換為藍光的顏色轉換層40a可以在每個微型LED 14a上形成。
在一些實現方式中，來自所選微型LED 14a的照明未到達其他微型LED 14b、14c。在此情況下，隔離壁20可能不是必需的。然而，若在微型LED 14之間的間隔足夠小，則隔離壁20可以肯定地阻擋來自所選微型LED 14a的照明A到達其他微型LED上方的區域，該區域原本在來自彼等其他微型LED的照明的穿透深度內。隔離壁20亦可包括在內，例如，僅僅作為防止照明到達其他微型LED上方的區域的保證。
用於第一複數個微型LED 14a的驅動電流及驅動時間可以針對光可固化組成物30a的適當光子劑量來選擇。用於固化流體30a的每個子像素的功率不一定與微型LED顯示器10的顯示器模式下的每個子像素的功率相同。例如，用於固化模式的每個子像素的功率可以高於用於顯示器模式的每個子像素的功率。
參見第4D圖，當固化完成並且形成第一凝固的顏色轉換層40a時，從顯示器10移除殘留的未固化的第一光可固化組成物。這使其他微型LED 14b、14c暴露出用於接下來的沉積步驟。在一些實現方式中，未固化的第一光可固化組成物30a僅僅利用溶劑（例如，水、乙醇、甲苯、二甲基甲醯胺、或甲乙酮、或其組合）從顯示器沖洗。若光可固化組成物30a包括負光阻劑，隨後沖洗流體可以包括用於光阻劑的光阻劑顯影劑。
參見第4E圖及第5B圖，重複上文關於第4A圖至第4D圖描述的處理，但利用第二光可固化組成物30b及啟動第二複數個微型LED 14b。在沖洗之後，第二顏色轉換層40b在第二複數個微型LED 14b的每一者上方形成。
第二光可固化組成物30b類似於第一光可固化組成物30a，但包括顏色轉換劑36b以將來自微型LED 14的較短波長的光轉換為不同的第二顏色的較長波長的光。例如，第二顏色可以係綠色。
第二複數個微型LED 14b對應於第二顏色的子像素。特定而言，第二複數個微型LED 14b對應於將藉由第二光可固化組成物30b中的顏色轉換劑產生的光顏色的子像素。例如，假設流體30a中的顏色轉換劑將來自微型LED 14的光轉換為綠光，則僅接通對應於綠色子像素的彼等微型LED 14b。
參見第4F圖及第5C圖，視情況再次重複上文關於第4A圖至第4D圖描述的處理，但利用第三光可固化組成物30a及啟動第三複數個微型LED 14c。在沖洗之後，第三顏色轉換層40c在第三複數個微型LED 14c的每一者上方形成。
第三光可固化組成物30c類似於第一光可固化組成物30a，但包括顏色轉換劑36c以將來自微型LED 14的較短波長的光轉換為不同的第三顏色的較長波長的光。例如，第三顏色可以係紅色。
第三複數個微型LED 14c對應於第三顏色的子像素。特定而言，第三複數個微型LED 14c對應於將藉由第三光可固化組成物30c中的顏色轉換劑產生的光顏色的子像素。例如，假設流體30c中的顏色轉換劑將來自微型LED 14的光轉換為紅光，則僅接通對應於紅色子像素的彼等微型LED 14c。
在第4A圖至第4F圖中示出的此具體實例中，顏色轉換層40a、40b、40c針對每個顏色子像素沉積。例如，當微型LED產生紫外光時，需要此步驟。
然而，微型LED 14可以產生藍光而非UV光。在此情況下，可以跳過藉由含有藍色顏色轉換劑的光可固化組成物塗佈顯示器10，並且可以使用綠色及紅色子像素的光可固化組成物執行製程。在沒有顏色轉換層的情況下留下一種複數個微型LED，例如，如第4E圖所示。未執行第4F圖所示的製程。例如，第一光可固化組成物30a可以包括綠色CCA且第一複數個微型LED 14a可以對應於綠色子像素，並且第二光可固化組成物30b可以包括紅色CCA且第二複數個微型LED 14b可以對應於紅色子像素。
假設流體30a、30b、30c包括溶劑，一些溶劑可在顏色轉換層40a、40b、40c中捕獲。參見第4G圖，此溶劑可以蒸發，例如，藉由將微型LED陣列暴露於熱，諸如藉由IR燈。從顏色轉換層40a、40b、40c蒸發溶劑可以導致層收縮，使得最終層較薄。
移除溶劑及收縮顏色轉換層40a、40b、40c可以增加顏色轉換劑（例如，量子點）的濃度，因此提供較高的顏色轉換效率。另一方面，包括溶劑允許光可固化組成物的其他成分的化學調配物的更大靈活性，例如，在顏色轉換劑或可交聯成分中的更大靈活性。
視情況，如第4H圖所示，UV阻擋層50可以在所有微型LED 14的頂部上沉積。UV阻擋層50可以阻擋未由顏色轉換層40吸收的UV光。UV阻擋層50可以係布拉格反射器，或者可以僅僅係選擇性吸收UV光的材料（例如，苯并三唑基羥苯基化合物）。布拉格反射器可以朝向微型LED 14向後反射UV光，因此增加能量效率。其他層（諸如雜散光吸收層、光致發光層、及高折射率層）包括亦可視情況在微型LED 14上沉積的材料。
因此，如本文所描述，光可固化組成物包括經選擇為回應於吸收在UV或可見光範圍中的第二波長頻帶中的輻射而發射在可見光範圍中的第一波長頻帶中的輻射的顏色轉換劑、反應性成分（例如，一或多種單體）、及光引發劑，該光引發劑回應於吸收第二波長頻帶中的輻射而引發活性成分的聚合。第二波長頻帶不同於第一波長頻帶。
在一些實現方式中，發光裝置包括複數個發光二極體、及與表面接觸的經固化組成物，穿過該表面從發光二極體的每一者發射在UV或可見光範圍中的第一波長頻帶中的輻射。經固化組成物包括經選擇為回應於從發光二極體的每一者吸收第一波長頻帶中的輻射而發射在可見光範圍中的第二波長頻帶中的輻射的奈米材料、光聚合物、及光引發劑的成分（例如，片段），該光引發劑回應於吸收第一波長頻帶中的輻射而引發光聚合物的聚合。第二波長頻帶不同於第一波長頻帶。
在某些實現方式中，發光裝置包括額外的複數個發光二極體及與表面接觸的額外的經固化組成物，穿過該表面從額外的發光二極體的每一者發射第一波長頻帶中的輻射。額外的經固化組成物包括經選擇為回應於從發光二極體的每一者吸收第一波長頻帶中的輻射而發射在可見光範圍中的第三波長頻帶中的輻射的額外CCA、額外光聚合物、及額外光引發劑的成分，該額外光引發劑回應於吸收第一波長頻帶中的輻射而引發光聚合物的聚合。第三波長頻帶可以不同於第二波長頻帶。
第6A圖至第6E圖示出了在背板上製造微型LED陣列及隔離壁的方法。參見第6A圖，製程開始於晶圓100，晶圓100將提供微型LED陣列。晶圓100包括基板102，例如，矽或藍寶石晶圓，其上設置具有第一摻雜的第一半導體層104、主動層106、及具有相對的第二摻雜的第二半導體層108。例如，第一半導體層104可以係n型摻雜的氮化鎵(n-GaN)層，主動層106可以係多量子阱(MQW)層106，並且第二半導體層107可以係p型摻雜的氮化鎵(p-GaN)層108。
參見第6B圖，晶圓100經蝕刻以將層104、106、108分為個別的微型LED 14，包括對應於第一、第二、及第三顏色的第一、第二、及第三複數個微型LED 14a、14b、14c。此外，可以沉積導電觸點110。例如，p觸點110a及n觸點110b可以分別沉積到n-GaN層104及p-GaN層108上。
類似地，製造背板16以包括電路系統18，以及電氣觸點120。電氣觸點120可以包括第一觸點120a（例如，驅動觸點）、及第二觸點120b（例如，接地觸點）。
參見第6C圖，微型LED晶圓100經對準並且經放置而與背板16接觸。例如，第一觸點110a可以接觸第一觸點120a，並且第二觸點110b可以接觸第二觸點120b。微型LED晶圓100可以降低為與背板接觸，或反之亦然。
接下來，參見第6D圖，移除基板102。例如，矽基板可以藉由拋光掉基板102來移除，例如，藉由化學機械拋光。作為另一實例，藍寶石基板可以藉由雷射剝離製程來移除。
最終，參見第6E圖，隔離壁20在背板16上形成（微型LED 14已經附接到背板16）。隔離壁可以藉由習知製程形成，諸如沉積光阻劑、藉由光微影圖案化光阻劑、及顯影以移除光阻劑對應於凹陷22的部分。所得結構可以隨後用作顯示器10，用於針對第4A圖至第4H圖描述般處理。
第7A圖至第7D圖示出了在背板上製造微型LED陣列及隔離壁的另一種方法。此製程可以類似於上文針對第6A圖至第6E圖論述的製程，除了下文所提及的內容。
參見第7A圖，製程類似於上文描述的製程開始，其中晶圓100將提供微型LED陣列及背板16。
參見第7B圖，隔離壁20在基板16上形成（微型LED 14尚未附接到背板16）。
此外，晶圓100經蝕刻以將層104、106、108分為個別的微型LED 14，包括第一、第二、及第三複數個微型LED 14a、14b、14c。然而，藉由此蝕刻製程形成的凹陷130足夠深以容納隔離壁20。例如，蝕刻可以繼續，使得凹陷130延伸到基板102內。
接下來，如第7C圖所示，微型LED晶圓100與背板16對準並且與背板16接觸而放置（或反之亦然）。隔離壁20裝配到凹陷130中。此外，微型LED的觸點110電氣連接到背板16的觸點120。
最終，參見第7D圖，移除基板102。這將微型LED 14及隔離壁20餘留在背板16上。所得結構可以隨後用作顯示器10，以用於針對第4A圖至第4H圖描述般處理。
已經使用術語定位，諸如垂直及橫向。然而，應當理解，此等術語指相對定位，而非關於重力的絕對定位。例如，橫向係與基板表面平行的方法，而垂直係與基板表面正交的方向。
熟習此項技術者將瞭解。前述實例係示例性並且不作限制。例如： ·儘管上文描述集中於微型LED，但技術可以應用於具有其他類型的發光二極體的其他顯示器，特別地具有其他微型發光二極體的顯示器，例如，小於約10微米的LED。 ·儘管上文描述假設形成顏色轉換層的次序係藍色，隨後綠色，隨後紅色，其他次序係可能的，例如，藍色，隨後紅色，隨後綠色。此外，其他顏色係可能的，例如，橘色及黃色。
將理解，可進行各種修改而不脫離本揭示的精神及範疇。
10:微型LED顯示器 12:陣列 12a:部分 14:微型LED 14a:微型LED 14b:微型LED 14c:微型LED 16:背板 18:背板電路系統 18a:列位址及行位址線 18b:行及列驅動器 20:隔離壁 22:凹陷 30a:第一光可固化組成物 30b:第二光可固化組成物 30c:第三光可固化組成物 32:可聚合成分 34:光引發劑 36a:顏色轉換劑 36b:顏色轉換劑 36c:顏色轉換劑 40a:顏色轉換層 40b:顏色轉換層 40c:顏色轉換層 50:UV阻擋層 100:晶圓 102:基板 104:第一半導體層 106:主動層 108:第二半導體層 110:導電觸點 110a:p觸點 110b:n觸點 120:電氣觸點 120a:第一觸點 120b:第二觸點 130:凹陷 D:深度 H:高度 W:寬度
第1A圖圖示了藍色螢光分子的結構式。第1B圖圖示了藍色熱活化的延遲螢光分子的結構式。第1C圖圖示了藍色磷光有機及有機金屬錯合物的結構式。
第2圖係已經與背板整合的微型LED陣列的示意性俯視圖。
第3A圖係微型LED陣列的一部分的示意性俯視圖。第3B圖係來自第3A圖的微型LED陣列的部分的示意性橫截面圖。
第4A圖至第4H圖示出了在微型LED陣列上方選擇性形成顏色轉換層的方法。
第5A圖至第5C圖示出了光可固化組成物的調配物。
第6A圖至第6E圖示出了在背板上製造微型LED陣列及隔離壁的方法。
第7A圖至第7D圖示出了在背板上製造微型LED陣列及隔離壁的另一種方法。
各個附圖中的類似元件符號指示類似元件。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
30a:第一光可固化組成物
32:可聚合成分
34:光引發劑
36a:顏色轉換劑

Claims (20)

  1. 一種光可固化組成物，包含： 一藍色光致發光材料，經選擇為吸收具有在約300 nm至約430 nm的一範圍中的一最大波長的紫外光並且發射具有在約420 nm至約480 nm的一範圍中的一發射峰的藍光，其中該發射峰的半峰全幅值小於100 nm，並且該光致發光量子產率在5%至100%的一範圍中； 一或多種單體；以及 一光引發劑，回應於吸收該紫外光而引發該一或多種單體的聚合。
  2. 如請求項1所述的組成物，其中該組成物包含： 約0.1重量%至約10重量%的該藍色光致發光材料； 約0.5重量%至約5重量%的該光引發劑；以及 約1重量%至約90重量%的該一或多種單體。
  3. 如請求項1所述的組成物，其中該組成物進一步包含一溶劑。
  4. 如請求項3所述的組成物，其中該組成物包含： 約0.1重量%至約10重量%的該藍色光致發光材料； 約0.5重量%至約5重量%的該光引發劑； 約1重量%至約90重量%的該一或多種單體；以及 約10重量%至約90重量%的該溶劑。
  5. 如請求項1所述的組成物，其中該藍色光致發光材料係一有機材料、一有機金屬材料、或一聚合材料。
  6. 如請求項5所述的組成物，其中該藍色光致發光材料係一有機材料，並且該有機材料係一自由基。
  7. 如請求項5所述的組成物，其中該藍色光致發光材料係螢光。
  8. 如請求項7所述的組成物，其中該藍色光致發光材料包含藍色熱活化的延遲螢光(TADF)分子。
  9. 如請求項5所述的組成物，其中該藍色光致發光材料係磷光。
  10. 如請求項1所述的組成物，其中該一或多種單體包含(甲基)丙烯酸酯單體。
  11. 一種光固化的組成物，包含： 一聚合物基質； 在該聚合物基質中混合的一藍色光致發光材料，該藍色光致發光材料經選擇為吸收具有在約300 nm至約430 nm的一範圍中的一最大波長的紫外光並且發射具有在約420 nm至約480 nm的一範圍中的一發射峰的藍光，其中該發射峰的半峰全幅值小於100 nm，並且該光致發光量子產率在5%至100%的一範圍中； 一或多種單體；以及 一光引發劑的成分，該光引發劑引發聚合以形成該聚合物基質。
  12. 如請求項11所述的組成物，其中該聚合物基質包含一聚丙烯酸酯。
  13. 如請求項11所述的組成物，其中該藍色光致發光材料係一有機材料、一有機金屬材料、或一聚合材料。
  14. 如請求項11所述的組成物，其中該藍色光致發光材料係螢光。
  15. 如請求項11所述的組成物，其中該藍色光致發光材料係磷光。
  16. 一種製造一發光裝置的方法，包含： 在具有一背板及與該背板的背板電路系統電氣整合的紫外發光二極體的一陣列的一顯示器上方分配一第一光可固化流體，該第一光可固化流體包括 一藍色光致發光材料，經選擇為吸收具有在約300 nm至約430 nm的一範圍中的一最大波長的紫外光並且發射具有在約420 nm至約480 nm的一範圍中的一發射峰的藍光，其中該發射峰的半峰全幅值小於100 nm，並且該光致發光量子產率在5%至100%的一範圍中， 一或多種單體，以及 一光引發劑，，該光引發劑回應於吸收該紫外光而引發該一或多種單體的聚合； 啟動發光二極體的該陣列中的第一複數個發光二極體以照明及聚合該一或多種單體在該第一複數個發光二極體的每一者上方來形成一第一顏色轉換層，用於將來自該第一複數個發光二極體的光轉換為藍光，每個顏色轉換層包括在一聚合物基質中混合的該藍色光致發光材料；以及 移除該第一光可固化流體的一未固化的剩餘部分。
  17. 如請求項16所述的方法，其中該一或多種單體包含(甲基)丙烯酸酯單體。
  18. 如請求項16所述的方法，其中該組成物包含： 約0.1重量%至約10重量%的該藍色光致發光材料； 約0.5重量%至約5重量%的該光引發劑；以及 約1重量%至約90重量%的該一或多種單體。
  19. 如請求項16所述的方法，其中該組成物進一步包含一溶劑，並且該方法包括蒸發該溶劑。
  20. 如請求項16所述的方法，其中該藍色光致發光材料係一有機材料、一有機金屬材料、或一聚合材料。
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