TW202226570A - 顯示面板 - Google Patents
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Abstract
一種顯示面板包括基板與多個顯示單元。這些顯示單元設置在基板上，且各自包括多個接合墊、多個微型發光元件、凸起結構以及低反射結構。這些微型發光元件分別電性接合這些接合墊。凸起結構圍繞這些微型發光元件，並且定義出出光區。凸起結構具有遠離基板的結構表面。這些微型發光元件分別具有遠離基板的出光面，且各個微型發光元件的出光面較凸起結構的結構表面遠離基板。低反射結構不重疊於出光區。這些顯示單元的多個低反射結構位於這些顯示單元的多個凸起結構之間。
Description
本發明是有關於一種顯示技術，且特別是有關於一種顯示面板。
近年來，在有機發光二極體（Organic light-emitting diode，OLED）顯示面板的製造成本偏高及其使用壽命無法與現行的主流顯示器相抗衡的情況下，微型發光二極體顯示（Micro LED Display）面板逐漸吸引各科技大廠的投資目光。微型發光二極體顯示面板具有與有機發光二極體顯示技術相當的光學表現，例如高色彩飽和度、應答速度快及高對比，且具有低耗能及材料使用壽命長的優勢。然而，由於微型發光二極體的磊晶材料層的折射率較大（例如大於2），使得主動層（或發光層）發出的光線無法有效率地自磊晶材料層與空氣的交界面出射，造成整體的出光效率低落。此外，微型發光二極體顯示面板的驅動電路因具有較多的金屬訊號線，使其整體的反射率偏高，造成暗態的顯示效果不佳。
本發明提供一種顯示面板，其出光效率較佳且整體反射率較低。
本發明的顯示面板，包括基板與多個顯示單元。這些顯示單元設置在基板上，且各自包括多個接合墊、多個微型發光元件、凸起結構以及低反射結構。這些微型發光元件分別電性接合這些接合墊。凸起結構圍繞這些微型發光元件，並且定義出出光區。凸起結構具有遠離基板的結構表面。這些微型發光元件分別具有遠離基板的出光面，且各個微型發光元件的出光面較凸起結構的結構表面遠離基板。低反射結構不重疊於出光區。這些顯示單元的多個低反射結構位於這些顯示單元的多個凸起結構之間。
基於上述，在本發明的一實施例的顯示面板中，各顯示單元的多個微型發光元件的周圍設有定義這些微型發光元件的出光區的凸起結構，且凸起結構的結構表面低於各微型發光元件的出光面。據此，可有效增加這些微型發光元件的出光效率。另外，在出光區以外的區域設置低反射結構，可降低顯示面板的整體反射率，有助於提升其顯示品質（例如暗態對比）。
本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或例如±30%、±20%、±15%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」可依量測性質、切割性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」可為二元件間存在其它元件。
現將詳細地參考本發明的示範性實施方式，示範性實施方式的實例說明於所附圖式中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。
圖1是本發明的第一實施例的顯示面板的俯視示意圖。圖2是圖1的顯示面板的剖視示意圖。特別說明的是，圖2對應圖1的剖線A-A’，且圖1省略了圖2的保護層140的繪示。請參照圖1及圖2，顯示面板10包括基板100、顯示驅動層110與多個顯示單元DU。顯示驅動層110設置於基板100上。這些顯示單元DU設置於顯示驅動層110上，且各自包括多個接合墊BP與多個微型發光元件LED。在本實施例中，多個顯示單元DU分別在方向X與方向Y上排成多列與多行。亦即，這些顯示單元DU是以陣列的方式排列於基板100上。
舉例來說，微型發光元件LED具有第一電極E1、第二電極E2與磊晶結構層ES，磊晶結構層ES遠離基板100的一側表面ESs可定義出微型發光元件LED的出光面LEDs。第一電極E1與第二電極E2設置在磊晶結構層ES背離出光面LEDs的一側，且分別電性接合至前述多個接合墊BP的其中兩者。更具體地說，本實施例的微型發光元件LED例如是覆晶型（flip-chip type）微型發光二極體。然而，本發明不限於此，根據其他實施例，微型發光元件也可以是垂直式（vertical type）微型發光二極體或水平式（lateral type）微型發光二極體。
需說明的是，在本實施例中，每一個顯示單元DU的微型發光元件LED數量是以三個（例如第一微型發光元件LED1、第二微型發光元件LED2與第三微型發光元件LED3）為例進行示例性地說明，且這些微型發光元件LED的發光顏色可彼此不同，例如是紅色、綠色與藍色，但不以此為限。在其他實施例中，每一個顯示單元DU的微型發光元件LED的數量以及對應的發光顏色種類也可根據實際的光學設計而調整。
對應於每一個微型發光元件LED的電極數量，每一個顯示單元DU的接合墊BP數量可以是微型發光元件LED數量的兩倍，但不以此為限。在其他實施例中，每一個顯示單元DU的多個接合墊BP還可包括用於接合修補（repair）用的微型發光元件的接合墊BP。亦即，每一個顯示單元DU的接合墊BP數量也可根據製程的修補需求而調整，未必要是微型發光元件LED數量的倍數。
在本實施例中，顯示驅動層110例如包括多個主動元件（未繪示）與多條訊號線（未繪示），其中對應於各個微型發光元件LED的接合墊組（例如包含兩個接合墊BP）的其中一個接合墊BP可電性連接這些主動元件的至少一者。多條訊號線例如是多條資料線（data line）、多條掃描線（scan line）以及多條電源線（power line）的組合，但不以此為限。舉例來說，顯示驅動層110用於驅動每一個顯示單元DU的電路架構可以是1T1C的架構、2T1C的架構、3T1C的架構、3T2C的架構、4T1C的架構、4T2C的架構、5T1C的架構、5T2C的架構、6T1C的架構、6T2C的架構、7T2C的架構或是任何可能的架構的驅動單元來驅動，本發明並不加以侷限。
進一步而言，每一個顯示單元DU的這些微型發光元件LED的周圍還設有凸起結構120。在本實施例中，凸起結構120可以是連續性地圍繞這些微型發光元件LED，但不以此為限。在其他實施例中，凸起結構也可以局部斷開的方式設置在這些微型發光元件LED的周圍。凸起結構120的材質可包括金屬材料（例如鉬、鋁、銅）、或鈦。舉例來說，在本實施例中，凸起結構120可經由蝕刻金屬材料層而成，但不以此為限。在其他實施例中，凸起結構也可先經由蝕刻光阻材料層來產生如本實施例的凸起結構120的構型，再於其上覆蓋一金屬反射層而成。
在本實施例中，凸起結構120的外緣120e可定義出顯示單元DU的出光區LER，但不以此為限。特別說明的是，沿著一方向（例如方向X或方向Y）排列且相鄰的兩個顯示單元DU的兩個凸起結構120在所述方向上的對稱中線可定義出所述兩個顯示單元DU在所述方向上的交界（如圖1的虛擬格線所示）。在本實施例中，凸起結構120的橫截面（例如XZ平面或YZ平面）輪廓例如是三角形，且凸起結構120的結構表面120s為朝向微型發光元件LED設置的一斜面，但本發明不以此為限。在其他實施例中，凸起結構也可以是具有兩個斜面的等腰三角形，且這兩個斜面分別朝向微型發光元件LED與低反射結構130。
特別注意的是，凸起結構120具有遠離基板100的結構表面120s，且微型發光元件LED的出光面LEDs（即，磊晶結構層ES的表面ESs）較凸起結構120的結構表面120s遠離基板100。舉例來說，微型發光元件LED發出的光線中以非預期角度出射的光線（例如自磊晶結構層ES的側壁出射的光線LB1）可經由凸起結構120的結構表面120s的反射而從顯示單元DU的出光區LER出射，有助於提升微型發光元件LED的出光效率。
另一方面，微型發光元件LED在方向Y與方向X上分別具有長度L1與長度L2，而凸起結構120遠離微型發光元件LED的外緣120e（即，出光區LER的邊界）與微型發光元件LED（例如第二微型發光元件LED2）之間在方向Y與方向X上分別具有間距S1與間距S2。在一較佳的實施例中，凸起結構120的外緣120e與微型發光元件LED之間的間距S1與微型發光元件LED的長度L1的比值以及凸起結構120的外緣120e與微型發光元件LED之間的間距S2與微型發光元件LED的長度L2的比值都小於等於1.216且大於0。藉此，可讓顯示面板具有較佳的出光效率。
為了避免凸起結構120的設置造成顯示面板10的整體反射率過度增加，凸起結構120於基板100上的垂直投影面積與各顯示單元DU於基板100上的垂直投影面積的百分比值可大於0%且小於等於20%。在一較佳的實施例中，凸起結構120於基板100上的垂直投影面積與各顯示單元DU於基板100上的垂直投影面積的百分比值大於等於10%且小於等於20%。
另一方面，為了降低顯示面板10在微型發光元件LED的出光面LEDs的一側（即顯示側）的整體反射率，每一個顯示單元DU更包括低反射結構130。低反射結構130設置在同一顯示單元DU內的凸起結構120遠離微型發光元件LED的一側，且位於同一個顯示單元DU的凸起結構120與相鄰的顯示單元DU的凸起結構120之間。更具體地說，同一顯示單元DU的凸起結構120是位於多個微型發光元件LED與低反射結構130之間。低反射結構130可以單層或多層材料的堆疊結構，且其材質可選自黑色樹脂材料、黑化金屬（例如：金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物）、棕色的有機材料等。在一較佳的實施例中，低反射結構130的反射率小於等於5。
在本實施例中，多個顯示單元DU的多個低反射結構130彼此相連，且這些低反射結構130延伸於這些顯示單元DU的多個凸起結構120之間，且在微型發光元件LED的出光面LEDs的法線方向（例如方向Z）上不重疊於凸起結構120所定義的出光區LER。亦即，這些低反射結構130是設置在多個出光區LER以外的非出光區，並且覆蓋顯示驅動層110。舉例來說，顯示驅動層110可以是包含多種金屬訊號線（例如資料線、掃描線、電源線與轉接線）的多個金屬導電層的堆疊結構，這些金屬訊號線在顯示側容易反射外來的環境光而影響顯示面板在暗態時的顯示品質。因此，透過在多個出光區LER（或凸起結構120）之間設置低反射結構130可有效降低顯示驅動層110的這些金屬導電層在外在環境光的照射下的可視性（visibility），進而提升顯示面板10的顯示品質（例如暗態對比）。
為了兼顧微型發光元件LED的出光效率以及顯示面板10在顯示側的整體反射率，凸起結構120於基板100上的垂直投影面積要小於低反射結構130於基板100上的垂直投影面積。舉例來說，低反射結構130於基板100上的垂直投影面積與各顯示單元DU於基板100上的垂直投影面積的百分比值大於等於50%且小於100%。凸起結構120與低反射結構130於基板100上的垂直投影面積與各個顯示單元DU於基板100上的垂直投影面積的百分比值大於等於70%且小於100%。
在一較佳的實施例中，凸起結構120與低反射結構130於基板100上的垂直投影面積與各個顯示單元DU於基板100上的垂直投影面積的百分比值大於等於70%且小於等於98.5%，且凸起結構120於基板100上的垂直投影面積與各顯示單元DU於基板100上的垂直投影面積的百分比值大於等於10%且小於等於20%。據此，可讓顯示面板在整體反射率不超過10%的情況下具有相對較佳的出光效率。
需說明的是，在本實施例中，低反射結構130可直接接觸凸起結構120的外緣120e，但本發明不以此為限。在其他實施例中，由於製程方法的不同或製程彈性的考量，低反射結構130與凸起結構120也可彼此間隔設置。亦即，低反射結構130與凸起結構120之間可具有縫隙。
在本實施例中，顯示面板10還可選擇性地包括保護層140。保護層140覆蓋多個微型發光元件LED、多個凸起結構120與多個低反射結構130。保護層140的材料可選自壓克力（acrylic）、環氧樹脂（Epoxy）、六甲基二矽氧烷（hexamethyldisiloxane，HMDSO）、或其他適合的有機材料。舉例來說，由於保護層140與外在環境物質（例如空氣）的折射率差異，微型發光元件LED發出的部分光線（例如圖2的光線LB2）會在保護層140朝向基板100的內表面140s產生全反射。特別注意的是，這類經由保護層140的內表面140s反射的光線也可經由上述的凸起結構120的反射後從顯示單元DU的出光區LER出射，有助於提升微型發光元件LED的出光效率。
以下將列舉另一些實施例以詳細說明本揭露，其中相同的構件將標示相同的符號，並且省略相同技術內容的說明，省略部分請參考前述實施例，以下不再贅述。
圖3是本發明的第二實施例的顯示面板的剖視示意圖。請參照圖3，本實施例的顯示面板10A與圖2的顯示面板10的差異在於：凸起結構的橫截面輪廓不同。在本實施例中，凸起結構120A的橫截面（例如XZ平面或YZ平面）輪廓例如是半橢圓形，凸起結構120A的結構表面120As為朝向微型發光元件LED設置的一曲面，且低反射結構130A並未覆蓋凸起結構120A。特別注意的是，在本實施例中，每一個顯示單元DU的出光區LER’並非由凸起結構120A遠離微型發光元件LED的外緣來定義，而是由凸起結構120A的結構表面120As最遠離基板100的部分來定義。
圖4是本發明的第三實施例的顯示面板的剖視示意圖。圖5是圖4的顯示面板的整體反射率對低反射結構的反射率的關係圖。請參照圖4及圖5，本實施例的顯示面板11與圖2的顯示面板10的差異在於：顯示面板11還可選擇性地包括抗反射層150與吸光材料層160。抗反射層150設置於保護層140（或多個顯示單元DU）上，且重疊於多個顯示單元DU的多個出光區LER。吸光材料層160設置在抗反射層150與多個顯示單元DU之間。抗反射層150的材料可包括金屬氧化物（例如二氧化鈦）、氮化物（氮化矽）、二氧化矽、氮氧化物或上述的組合。特別一提的是，此處抗反層150的設置，可抑制外在環境光在吸光材料層160接觸抗反射層150的表面發生反射，有助於降低顯示面板11的整體反射率。
另一方面，在本實施例中，吸光材料層160可以是染料薄膜（dye film），但不以此為限。染料薄膜例如包括高分子基材與多個染料分子，且這些染料分子分散地設置在高分子基材內。透過此吸光材料層160的設置，可進一步降低顯示面板11在顯示側（即，微型發光元件LED的出光面LEDs的一側）的整體反射率。從另一觀點來說，可增加凸起結構120與低反射結構130的設計裕度，例如：可增加凸起結構120的設置面積，或者是，可採用反射率較圖2的低反射結構130稍大的低反射結構材料。
如圖5所示，本實施例的顯示面板11的低反射結構130的反射率可具有較大的選用範圍，例如介於1%至10%。相對地，在一比較例中，顯示面板是以一般的彩色濾光（color filter）層來取代本實施例的吸光材料層160。由圖5可知，為了滿足顯示面板的整體反射率小於10%，則所述比較例的低反射結構的反射率所能選用的範圍明顯較小，例如介於1%至3%。特別說明的是，此處低反射結構130的反射率例如是材料反射率，但不以此為限。在其他實施例中，低反射結構的反射率也可小於自身的材料反射率，也就是說，低反射結構的表面可設有抗反射的光學微結構使其整體的反射率低於自身材料的反射率。
圖6是本發明的第四實施例的顯示面板的剖視示意圖。請參照圖6，本實施例的顯示面板12與圖4的顯示面板11的差異在於：吸光材料的配置方式不同。在本實施例中，吸光材料160G並非是以單獨的膜層設置在抗反射層150與保護層140A之間，而是分散地設置在保護層140A內。也就是說，本實施例的保護層140A同時也是吸光材料層。此處的吸光材料160G例如是黑色凝膠（black gel），但不以此為限。在其他實施例中，吸光材料也可以是染料分子（dye molecule）。由於本實施例的吸光材料160G所起的作用相似於圖4的顯示面板11的吸光材料層160，因此詳細的說明請參見前述實施例的相關段落，於此便不再贅述。
綜上所述，在本發明的一實施例的顯示面板中，各顯示單元的多個微型發光元件的周圍設有定義這些微型發光元件的出光區的凸起結構，且凸起結構的結構表面低於各微型發光元件的出光面。據此，可有效增加這些微型發光元件的出光效率。另外，在出光區以外的區域設置低反射結構，可降低顯示面板的整體反射率，有助於提升其顯示品質（例如暗態對比）。
10、10A、11、12:顯示面板
100:基板
110:顯示驅動層
120、120A:凸起結構
120e:外緣
120s、120As:結構表面
130、130A:低反射結構
140、140A:保護層
140s:內表面
150:抗反射層
160:吸光材料層
160G:吸光材料
BP:接合墊
DU:顯示單元
E1:第一電極
E2:第二電極
ES:磊晶結構層
ESs:表面
LB1、LB2:光線
LED、LED1、LED2、LED3:微型發光元件
LEDs:出光面
LER、LER’:出光區
L1、L2:長度
S1、S2:間距
X、Y、Z:方向
A-A’:剖線
圖1是本發明的第一實施例的顯示面板的俯視示意圖。
圖2是圖1的顯示面板的剖視示意圖。
圖3是本發明的第二實施例的顯示面板的剖視示意圖。
圖4是本發明的第三實施例的顯示面板的剖視示意圖。
圖5是圖4的顯示面板的整體反射率對低反射結構的反射率的關係圖。
圖6是本發明的第四實施例的顯示面板的剖視示意圖。
10:顯示面板
100:基板
110:顯示驅動層
120:凸起結構
120e:外緣
120s:結構表面
130:低反射結構
140:保護層
140s:內表面
BP:接合墊
E1:第一電極
E2:第二電極
ES:磊晶結構層
ESs:表面
LB1、LB2:光線
LED、LED1、LED2、LED3:微型發光元件
LEDs:出光面
LER:出光區
X、Y、Z:方向
A-A’:剖線
Claims (13)
- 一種顯示面板，包括： 一基板；以及 多個顯示單元，設置於該基板上，且各自包括： 多個接合墊； 多個微型發光元件，分別電性接合於該些接合墊； 一凸起結構，圍繞該些微型發光元件，並且定義出一出光區，該凸起結構具有遠離該基板的一結構表面，其中該些微型發光元件分別具有遠離該基板的一出光面，且各該微型發光元件的該出光面較該凸起結構的該結構表面遠離該基板；以及 一低反射結構，不重疊於該出光區，該些顯示單元的該些低反射結構位於該些顯示單元的該些凸起結構之間。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中該凸起結構於該基板上的垂直投影面積與各該顯示單元於該基板上的垂直投影面積的百分比值大於0%且小於等於20%。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中該凸起結構於該基板上的垂直投影面積與各該顯示單元於該基板上的垂直投影面積的百分比值大於等於10%且小於等於20%。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中該低反射結構與該凸起結構於該基板上的垂直投影面積與各該顯示單元於該基板上的垂直投影面積的百分比值大於等於70%且小於等於98.5%。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中該低反射結構的反射率小於等於5%。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中該些微型發光元件在一第一方向上各自具有一第一長度，該凸起結構遠離該些微型發光元件的一外緣與各該微型發光元件之間在該第一方向上具有一第一間距，且該第一間距與該第一長度的比值小於等於1.216且大於0。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中該低反射結構於該基板上的垂直投影面積與各該顯示單元於該基板上的垂直投影面積的百分比值大於等於50%且小於100%。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中各該顯示單元的該低反射結構的橫截面輪廓為三角形或半橢圓形。
- 如請求項1所述的顯示面板，更包括： 一抗反射層，設置於該些顯示單元上，且重疊於各該顯示單元的該出光區。
- 如請求項9所述的顯示面板，更包括： 一吸光材料層，設置在該抗反射層與該些顯示單元之間。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中該些微型發光元件各自具有一第一電極、一第二電極與一磊晶結構層，該磊晶結構層遠離該基板的一側表面定義各該微型發光元件的該出光面，該第一電極與該第二電極設置在該磊晶結構層背離該出光面的一側，且分別電性接合該些接合墊的其中兩者。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中該凸起結構位於該些微型發光元件與該低反射結構之間。
- 如請求項1所述的顯示面板，其中該凸起結構於該基板的垂直投影面積小於該低反射結構於該基板的垂直投影面積。
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