TW202306216A - 微型發光二極體顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種微型發光二極體顯示裝置及其製造方法。微型發光二極體顯示裝置包括一磊晶結構層、一連接層、一光轉換層及一透光層。磊晶結構層包括彼此間隔設置的複數微型發光二極體。連接層設置於磊晶結構層遠離該些微型發光二極體的一側。光轉換層透過連接層而固定於磊晶結構層上，且包含複數光轉換部。各光轉換部分別對應微型發光二極體的其中之一，並具有一寬度。透光層設置於光轉換層遠離磊晶結構層的一側，且具有一厚度。透光層的厚度與各光轉換部的寬度之比值介於0.1與40之間。

Description

微型發光二極體顯示裝置及其製造方法
本發明關於一種顯示裝置，特別關於一種微型發光二極體顯示裝置及其製造方法。
關於顯示技術，微型發光二極體(Micro LED)是目前相當具有潛力的技術之一。尤其，微型發光二極體顯示裝置具有低功耗、高解析度、高對比、高亮度、廣色域、反應時間快速、體積小、重量輕、使用壽命長等許多優點，因此有機會成為下一代顯示裝置的最佳選擇。
在習知的微型發光二極體顯示裝置中，尤其是對於以量子點(Quantum Dot)進行光色彩轉換的顯示裝置而言，其對於抗水氣、氧氣的要求較高，故在製造過程中通常會將保護基板（例如玻璃或藍寶石基板）貼合在製作完成的面板上，以保護面板內部元件免於異物或水氣的入侵。然而，如此製造完成的微型發光二極體顯示裝置留有很厚的保護基板（常用為100微米，或者更厚），這不僅大幅增加厚度及重量，甚至可能導致光串擾(cross talk)或光波導(wave guiding)問題而嚴重影響顯示品質。
有鑑於上述問題，本發明的目的為提供一種微型發光二極體顯示裝置及其製造方法，能夠避免微型發光二極體顯示裝置發生光串擾或光波導問題，進而達到改善顯示品質且降低顯示裝置的厚度及重量的目的。
為達上述目的，依據本發明的一種微型發光二極體顯示裝置，包括：一磊晶結構層、一連接層、一光轉換層及一透光層。磊晶結構層包括彼此間隔設置的複數微型發光二極體。連接層設置於磊晶結構層遠離該些微型發光二極體的一側。光轉換層透過連接層而固定於磊晶結構層上，並且包含複數個光轉換部；各個光轉換部分別對應一個微型發光二極體，並具有一寬度。透光層設置於光轉換層遠離磊晶結構層的一側，並且具有一厚度；其中，透光層的厚度與各個光轉換部的寬度之比值介於0.1與40之間。
在一實施例中，透光層的厚度小於或等於20微米。
在一實施例中，各微型發光二極體分別具有一晶片寬度，晶片寬度小於或等於3微米。
在一實施例中，微型發光二極體顯示裝置更包括一濾光層。濾光層設置於光轉換層與透光層之間。濾光層包括複數濾光部，各濾光部與各光轉換部對應設置。
在一實施例中，微型發光二極體顯示裝置更包括一保護層。保護層設置於光轉換層與透光層之間。
在一實施例中，微型發光二極體顯示裝置更包括一遮光結構。遮光結構圖案化地設置於磊晶結構層上。遮光結構包括複數遮光部，這些遮光部定義彼此間隔的複數光轉換區域，這些光轉換區域位於光轉換層內，且各光轉換區域分別對應於微型發光二極體的其中之一。
在一實施例中，各遮光部包括一第一區段及一第二區段，第二區段位於透光層與第一區段之間，且第一區段於磊晶結構層的投影面積小於第二區段於磊晶結構層的投影面積。
在一實施例中，第一區段的一截面積從第二區段往磊晶結構層的方向上逐漸變小。
在一實施例中，各遮光部包括一第一區段及一第二區段，第二區段位於透光層與第一區段之間，第一區段具有遠離第二區段的一端部。端部與連接層具有一第一接觸面積，第一區段與第二區段具有一第二接觸面積，且第二接觸面積大於第一接觸面積。
在一實施例中，各遮光部更包括一光反射區。
在一實施例中，各光反射區位於各遮光部的第一區段，且對應光轉換區域而設置。
在一實施例中，部分的連接層設置於光轉換層與磊晶結構層之間，且磊晶結構層的折射率小於連接層的折射率。
在一實施例中，磊晶結構層更包括朝向光轉換層突出的複數突出部，各突出部分別與微型發光二極體的其中之一對應設置。
在一實施例中，磊晶結構層的折射率大於連接層的折射率。
在一實施例中，透光層的至少一側的表面具有複數屈光結構。這些屈光結構分別朝向或背向光轉換層突出，且各屈光結構分別與微型發光二極體的其中之一對應設置。
在一實施例中，微型發光二極體顯示裝置更包括一光折射層。光折射層設置於透光層遠離光轉換層的一側，且光折射層的表面為一粗糙面。
在一實施例中，透光層的密度小於或等於2公克每立方公分（2.0g/cm 3）。
依據本發明的一種微型發光二極體顯示裝置的製造方法，包括：提供一磊晶結構層，其中磊晶結構層包括彼此間隔設置的複數微型發光二極體；形成一連接層於磊晶結構層遠離該些微型發光二極體的一側；提供一載板，並於載板上依序形成一離型層、一透光層及一光轉換層，透光層具有一厚度；光轉換層包含複數個光轉換部，且各個光轉換部分別對應微型發光二極體的其中之一，並具有一寬度，且透光層的厚度與各個光轉換部的寬度之比值介於0.1與40之間；貼合光轉換層至連接層，使具有離型層、透光層及光轉換層的載板透過連接層固定於磊晶結構層上；以及移除離型層及載板。
在一實施例中，微型發光二極體顯示裝置的製造方法更包括：圖案化地形成遮光結構於載板上；其中，遮光結構包括複數遮光部，這些遮光部定義彼此間隔的複數光轉換區域，且這些光轉換區域位於光轉換層內，各光轉換區域分別對應於微型發光二極體的其中之一；以及，形成一濾光層於光轉換層與透光層之間，其中濾光層包括複數濾光部，且各濾光部與各光轉換部的位置對應於部分的光轉換區域。
在一實施例中，微型發光二極體顯示裝置的製造方法更包括：形成一保護層於透光層與光轉換層之間。
承上所述，本發明藉由在載板上形成離型層，使得本發明的微型發光二極體顯示裝置得以移除習知技術所採用的厚重保護基板（載板）。由於厚度大幅減小，因此可以避免光串擾或是光波導問題，進而達到改善顯示品質的目的，且同時能降低微型發光二極體顯示裝置的厚度及重量。
以下將參照相關圖式，說明依本發明一些實施例之微型發光二極體顯示裝置及其製造方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。應注意，圖式為概念、原理及特徵的說明，未必依實際比例繪製。
圖1A至圖1F為根據本發明一實施例的一種微型發光二極體顯示裝置的製造過程的示意圖。如圖1A至圖1F所示，本發明的微型發光二極體顯示裝置的製造方法至少可包括以下步驟一至步驟五。
首先，如圖1A所示，步驟一為：提供一磊晶結構層11，其中磊晶結構層11包括彼此間隔設置的複數微型發光二極體11a。在本實施例中，各微型發光二極體11a可提供一個子畫素的光源，並可包括重疊設置的一第一型半導體層111、一發光層112及一第二型半導體層113，且發光層112夾置於第一型半導體層111與第二型半導體層113之間。於此，第一型半導體層111例如為N型半導體（各微型發光二極體11a的一端共用此N型半導體層，形成共N型結構，惟不以此為限），第二型半導體層113例如為P型半導體，發光層112例如為多重量子井(Multiple Quantum Well，MQW)層，但不以此為限。在不同的實施例中，第一型半導體層111可為P型半導體（在此情況下，則可形成共P型結構），第二型半導體層113可為N型半導體。
接著，如圖1B所示，步驟二為：形成一連接層12於磊晶結構層11遠離微型發光二極體11a的一側。在此，連接層12為透光的絕緣膜，用以與後續的元件連接（黏著）之用。連接層12的材料例如可為光學膠(Optical Clear Adhesive, OCA)或光學樹脂(Optical Clear Resin, OCR)。本實施例的連接層12的材料是以OCA為例。
接著，如圖1C所示，步驟三為：提供一載板2，並於載板2上依序形成一離型層R、一透光層14及一光轉換層13。其中，載板2的材料例如可為玻璃、藍寶石或其他適合形成離型層R的任意材料。離型層R的材料例如為可雷射氣化的高分子材料。另外，透光層14可為透光的薄膜，且其密度可小於或等於2公克每立方公分(2.0g/cm 3)，材料例如可包括壓克力（PMMA，密度例如為1.18g/cm 3）、環氧樹脂（Epoxy，密度例如為1.1～1.4g/cm 3）或聚氨酯（PU，密度例如為1～1.25g/cm 3），但不以此為限。例如，透光層14也可以為矽氧化物(Silicon Oxide, SiO x)、二氧化鈦(Titanium dioxide, TiO 2)、氧化鋁鍍膜(Aluminum oxide,Al 2O 3)、氮化矽(Silicon nitride, SiN x)、氮化鋁(Aluminum nitride, AlN)、氧化銦錫薄膜(Indium tin oxide, ITO)、鋁摻雜氧化鋅(Aluminum doped zinc oxide, AZO)、其他適合的透光材料或以上之組合。透光層14的厚度可小於或等於20微米，例如15微米或12微米，較佳為小於或等於10微米，更佳為小於或等於2微米。而在更多的一些實施例中，透光層14的厚度可以在1微米以下，例如0.5微米。根據選用的材料不同，透光層14可以利用旋轉塗佈(Spin coating)、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、蒸鍍、濺鍍、類似的製程或前述之組合形成。在一些實施例中，透光層14例如但不限於為抗反射膜(Anti-Reflection Film)、防眩膜(Anti-glare Film)、抗指紋膜(Anti-finger printing Film)、防水防汙膜或防刮膜(Anti-scratch Film)，或上述膜層的組合，並不限制。此外，光轉換層13可包括一光轉換物質，光轉換物質例如可包括量子點(Quantum Dot，QD)、磷光材料或螢光材料。本實施例的光轉換物質是以包括量子點（分別形成光轉換部13a、13b）為例。其中，不同尺寸的量子點可被激發而產生不同顏色的光（例如不同尺寸的量子點被藍光激發而產生紅光和綠光）。
請參照圖1C與圖1D，在本實施例中，於載板2上依序形成一離型層R、一透光層14及一光轉換層13的步驟中，本實施例的製造方法更可包括：圖案化地形成一遮光結構17於載板2上；其中，遮光結構17包括複數遮光部171，這些遮光部171定義彼此間隔的複數光轉換區域A，這些光轉換區域A位於光轉換層13內，且各光轉換區域A分別對應於微型發光二極體11a的其中之一。換言之，這些遮光部171彼此間隔地設置於光轉換層13內而在光轉換層13形成複數個光轉換部13a、13b，且光轉換部13a、13b分別對應一個光轉換區域A，各光轉換區域A又分別對應於其中一個微型發光二極體11a。
各個光轉換部13a、13b具有一寬度w、而透光層14具有一厚度t。在本實施例中，光轉換部13a、13b的寬度w可以介於0.5µm與5µm之間，例如1µm、2µm、3µm 、4µm，但不以此為限；透光層14的厚度t可以介於0.5µm與20µm之間，例如1µm 、3µm 、5µm 、7µm 、10µm 、12µm 、15µm ，但不以此為限。透光層14的厚度t與光轉換部13a、13b的寬度w的比值係根據上述尺寸之組合而得，依據上述尺寸變化，厚度t與寬度w的比值可介於0.1與40之間。本文中的「厚度」指的是垂直載板2之表面的厚度，而「寬度」指的是平行載板2之表面的寬度。
另外，如圖1D所示，每個微型發光二極體11a具有一晶片寬度w c，且晶片寬度w c可小於或等於光轉換部13a、13b的寬度w。例如，在一些實施例中，晶片寬度w c可小於或等於3微米。
此外，本實施例的製造方法更可包括：形成一濾光層15於光轉換層13與透光層14之間，其中，濾光層15可包括複數濾光部15a、15b，兩者分別與光轉換部13a、13b對應設置，且位於部分的光轉換區域A內，各濾光部15a、15b與各光轉換部13a、13b的位置對應於部分的光轉換區域A。在未設置濾光層15（濾光部15a、15b）和光轉換層13（光轉換部13a、13b）的區域內，可填入例如光學膠等材料，但不以此為限。例如，在不需要光轉換的區域也可以填入濾光材料，藉此提高微型發光二極體11a的發光色純度。本實施例的濾光部15a、15b可包括對應不同顏色的濾光材料，例如紅色濾光材料和綠色濾光材料。
此外，在本實施例中，於載板2上依序形成一離型層R、一透光層14及一光轉換層13的步驟中，本實施例的製造方法更可包括：形成一保護層16於透光層14與光轉換層13之間。在此，保護層16是形成於透光層14與濾光層15之間。保護層16的材質可與透光層14相同或不同，保護層16用以進一步阻絕水氣、氧氣進入，藉此保護濾光層15及光轉換層13免於被水氣、氧氣破壞其特性。在未設置濾光層15和光轉換層13的區域內，保護層16的材料鄰接於透光層14。在不同的實施例中，亦可不設置保護層16。
接著，進行步驟四：連同載板2，將光轉換層13貼合至連接層12，使具有離型層R、透光層14及光轉換層13的載板2透過連接層12固定於磊晶結構層11上。在本實施例中，如圖1D所示，是使具有離型層R、透光層14、遮光結構17、保護層16、濾光層15及光轉換層13的載板2透過連接層12固定（黏著）於磊晶結構層11上。特別一提的是，在兩者貼合、固定的過程中，連接層12的材料可能會被具有上述膜層的載板2擠壓而往最外側的遮光部171的周圍移動；同時，連接層12的一部分材料也會進入（填入）未設置光轉換層13及濾光層15的兩個遮光部171之間（本實施例為填滿，藉此更穩固地將這些膜層固定於磊晶結構層11上）。此外，在兩者貼合、固定的過程中，由於透光層14尚處於被離型層R覆蓋的狀態下，因此連接層12不至於過度溢流而覆蓋透光層14的上表面。
最後，步驟五為：移除離型層R及載板2，以得到如圖1E所示的結構。在本實施例中，部分的連接層12（的材料）位於光轉換層13與磊晶結構層11之間，且磊晶結構層11的折射率小於連接層12的折射率。在不同的實施例中，光轉換層13與磊晶結構層11之間的連接層12材料可能會被完全擠壓而往四周移動，使光轉換層13與磊晶結構層11之間不具有連接層12的材料。
前述的遮光結構17（遮光部171）的材料可為導電或絕緣的不透光材料（例如黑色），其用以遮蔽或吸收光線，以防止各子畫素之間的干擾（例如混光）。另外，本實施例的濾光部15a、15b可分別對應紅光、綠光，光轉換部13a、13b亦同。因此，在對應到光轉換部13a、13b以及濾光部15a、15b的每個光轉換區域A中，該處的子畫素（即微型發光二極體11a）發出的光線將被對應的光轉換部（例如光轉換部13a）轉變為設定的顏色，再穿過對應的濾光部（例如濾光部15a）後射出透光層14。
在另一些實施例中，例如，在光轉換部13a、13b的厚度足夠厚而使光線的色純度達到要求時，也可省略濾光層15。此外，在不同實施例中，微型發光二極體11a也可搭配對應的光轉換部（及/或濾光部），藉以發出其他顏色的光線（例如黃光或白光，但不以此為限）。
由上述說明可知，本實施例將連接層12形成於磊晶結構層11遠離微型發光二極體11a的一側，並於載板2上依序形成離型層R、透光層14及光轉換層13，再將具有上述膜層的載板2透過連接層12固定於磊晶結構層11上，最後移除離型層R及載板2。藉由上述設計，本實施例的微型發光二極體顯示裝置可免除厚重的保護基板（即上述的載板2），因此可以避免光串擾、光波導等問題，進而達到改善顯示品質的目的，且同時能降低微型發光二極體顯示裝置的厚度及重量。
請參照圖1F所示，微型發光二極體顯示裝置1更可包括線路基板18，線路基板18與微型發光二極體11a電性連接，藉此透過線路基板18驅動微型發光二極體11a發光。線路基板18包括複數導電電極，導電電極分別對應磊晶結構層11的微型發光二極體11a而設置（例如一對一對應）。在此，各導電電極可與對應的線路基板18之電路層電連接，且各導電電極之間有介電層183隔離。因此，線路基板18可透過電路層傳送獨立控制的電訊號至對應的導電電極，藉此驅動對應的微型發光二極體11a發光。線路基板18例如可為互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)基板、矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)基板、薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)基板、或其他具有工作電路的線路基板，本發明並不限定。
本實施例的導電電極可包括複數第一電極181及複數第二電極182（圖1F中顯示四個第一電極181和一個第二電極182），各第一電極181透過一導電件C與對應的微型發光二極體11a電性連接；而第二電極182則做為磊晶結構層11的另一個共電極，且亦透過導電件C相互連接。導電件C的材料可例如但不限於包含錫、銅、銀、金、或前述任何組合的合金（Alloy，例如錫以外的金屬加上銅），本發明不限定。
承上，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1包括磊晶結構層11、連接層12、光轉換層13及透光層14。磊晶結構層11包括彼此間隔設置的複數微型發光二極體11a。連接層12設置於磊晶結構層11遠離微型發光二極體11a的一側。部分的連接層12的材料設置於光轉換層13與磊晶結構層11之間，且磊晶結構層11的折射率小於連接層12的折射率。光轉換層13透過連接層12而固定於磊晶結構層11上，且光轉換層13可包括光轉換部13a、13b。透光層14設置於光轉換層13遠離磊晶結構層11的一側。其中，透光層14的密度小於或等於2公克每立方公分（2.0g/cm 3），其材料例如可包括壓克力（密度例如為1.18g/cm 3）、環氧樹脂（密度例如為1.1～1.4g/cm 3）或聚氨酯（PU，密度例如為1～1.25g/cm 3）。在其他實施例中，透光層14也可以為矽氧化物(Silicon Oxide, SiO x)、二氧化鈦(Titanium dioxide, TiO 2)、氧化鋁鍍膜(Aluminum oxide,Al 2O 3)、氮化矽(Silicon nitride, SiN x)、氮化鋁(Aluminum nitride, AlN)、氧化銦錫薄膜(Indium tin oxide, ITO)、鋁摻雜氧化鋅(Aluminum doped zinc oxide, AZO)、其他適合的透光材料或以上之組合。此外，透光層14的厚度可小於或等於20微米，例如15微米或12微米，較佳為小於或等於10微米，更佳為小於或等於2微米，例如1微米或0.5微米。如前所述，透光層14的厚度t與光轉換部13a、13b的寬度w的比值可介於0.1與40之間。藉此，透過較薄的透光層14可以避免對出光造成影響，也可減少畫素之間的串擾(cross talk)問題。
在部分的實施例中，微型發光二極體顯示裝置1可應用於高畫素密度的微型顯示器。舉例而言，當光轉換部13a、13b的寬度w（或其對應的微型發光二極體11a的晶片寬度w c）微縮至3微米以下時，微型發光二極體顯示裝置1的畫素密度可達3000 ppi以上。
另外，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1還包括濾光層15，濾光層15設置於光轉換層13與透光層14之間。濾光層15包括複數濾光部15a、15b，且各濾光部15a、15b與各光轉換部13a、13b對應設置。
考量在僅有單層的薄化透光層14的情況下，為了有效保護濾光層15及光轉換層13，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1更可包括設置於透光層14與光轉換層13之間的保護層16。在此，保護層16能有效阻絕水氣、氧氣，以保護濾光層15及光轉換層13。其中，保護層16分別鄰接於透光層14和濾光層15（即位於透光層14和濾光層15之間）。在不同實施例中，只要設置厚度足以將光線完全轉換的光轉換層13，濾光層15亦可被省略。
另外，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1更可包括一遮光結構17，遮光結構17圖案化地設置於磊晶結構層11上。遮光結構17包括複數遮光部171，這些遮光部171彼此間隔地設置於光轉換層13內而在光轉換層13形成複數個光轉換部13a、13b。光轉換部13a、13b、光轉換區域A、微型發光二極體11a的對應關係如前所述，此處不再重複。
另外，本實施例的各遮光部171類似T字型，其可包括一第一區段171a及一第二區段171b，第二區段171b位於透光層14與第一區段171a之間，且第一區段171a於磊晶結構層11的投影面積小於第二區段171b於磊晶結構層11的投影面積。
圖2A至2G分別為本發明不同實施例之微型發光二極體顯示裝置的示意圖。
如圖2A所示，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1a與前述實施例的微型發光二極體顯示裝置其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同之處在於，在本實施例的微型發光二極體顯示裝置1a中，透光層14的至少一側的表面可具有複數屈光結構141（例如聚光結構），這些屈光結構141分別朝向或背向光轉換層13而突出，且各屈光結構141分別與其中一個微型發光二極體11a對應設置。本實施例是以透光層14遠離微型發光二極體11a的一側的表面具有複數屈光結構141，且一個屈光結構141與一個微型發光二極體11a對應設置為例。另外，本實施例的屈光結構141的材料與透光層14相同（例如，可在形成透光層14的步驟中，同時形成屈光結構141），然不以此為限。在不同的實施例中，屈光結構141的材料可與透光層14不同。透過屈光結構141能將對應微型發光二極體11a（子畫素）發出的光線聚集，除了產生屈光效果外，還可改善子畫素之間的串擾問題，有助於進一步改善顯示品質。此外，在不同的實施例中，也可以一個屈光結構141與三個微型發光二極體11a（三個微型發光二極體11a構成一個畫素）對應設置，本發明不限制。
另外，如圖2B所示，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1b與前述實施例的微型發光二極體顯示裝置其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同之處在於，在本實施例的微型發光二極體顯示裝置1b中，磊晶結構層11更可包括朝向光轉換層13突出的複數突出部114，各突出部114分別與其中一個微型發光二極體11a對應設置（即一個突出部114對應一個微型發光二極體11a）。在此，突出部114的截面形狀例如為梯形，然並不以此為限。另外，本實施例的磊晶結構層11的折射率大於連接層12的折射率，使微型發光二極體11a發出的光線可穿透連接層12、光轉換層13、濾光層15、保護層16、透光層14及屈光結構141而射出。此外，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1b是以同時具有突出部114和屈光結構141為例，不過，在本發明不同實施例的微型發光二極體顯示裝置中，也可以不同時具有突出部114和屈光結構141，例如可具有突出部114，但沒有屈光結構141；或是具有屈光結構141而沒有突出部114（例如圖2A）；又或者，同時沒有屈光結構141及突出部114（例如圖2F及圖2G）。
另外，如圖2C所示，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1c與前述實施例的微型發光二極體顯示裝置其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同之處在於，在本實施例的微型發光二極體顯示裝置1c中，遮光部171的第一區段171a具有遠離第二區段171b的一端部T。其中，端部T與連接層12具有一第一接觸面積，而第一區段171a與第二區段171b具有一第二接觸面積，第二接觸面積大於第一接觸面積。在此，端部T為第一區段171a的尖端部分，且在垂直磊晶結構層11的投影方向上，微型發光二極體11a可位於兩相鄰的端部T之間。
另外，如圖2D所示，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1d與前述實施例的微型發光二極體顯示裝置其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同之處在於，在本實施例的微型發光二極體顯示裝置1d中，遮光部171的第一區段171a的截面積從第二區段171b往磊晶結構層11的方向上逐漸變小。換句話說，在平行線路基板18表面的方向上，第一區段171a的截面積往磊晶結構層11的方向逐漸縮小。
特別說明的是，在圖2C及圖2D的實施例中，遮光部171的第一區段171a的截面積有所變化（即接近磊晶結構層11的截面積比遠離磊晶結構層11的截面積小），因此在磊晶結構層11黏著至連接層12時，可增加突出部114（以及對應的微型發光二極體11a）相對於周圍之遮光部171的偏移容許空間。而且，較小的接觸面可放大端部T對連接層12的下壓應力，所以在黏合過程中，能更容易將遮光部171（第一區段171a）嵌入連接層12中（亦即，如圖2C所示，端部T與磊晶結構層11之間的距離d變小）。另一方面，由於遮光部171的第一區段171a的體積因截面積變化而變小，多出的空間可以容納較多體積的連接層12，故可減少連接層12因被擠壓而溢流至遮光結構17外部的量，進而減少連接層12的厚度，可進一步避免光學串擾問題。
另外，如圖2E所示，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1e與前述實施例的微型發光二極體顯示裝置其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同之處在於，在本實施例的微型發光二極體顯示裝置1e中，遮光部171可更包括一光反射區P1，本實施例是在第一區段171a的部份表面設置光反射材料，使光反射區P1位於第一區段171a，且對應光轉換層13及濾光層15並圍繞光轉換區域A而設置。在實施上，可以在第一區段171a對應光轉換區域A的位置處鍍上一層光反射材料（例如鋁或銀），以形成光反射區P1。除了光反射區P1外，遮光部171的其他區域（表面）可為光吸收區P2（第二區段171b沒有設置反射材料，因此也是光吸收區）。第一區段171a的光吸收區P2位於連接層12的內部，且光反射區P1位於光吸收區P2與第二區段171b之間。光反射區P1可反射光線，提高光線穿出光轉換層13的出光效率。而光吸收區P2（及第二區段171b）可吸收光線，避免相鄰的微型發光二極體11a發生混光。根據本實施例，由於光反射區P1圍繞光轉換區域A而設置，故能增加子畫素的反射出光量。另一方面，由於光吸收區P2設置在遮光部171的上側與下側，故能減少對鄰近子畫素的影響。此外，在一些實施例中，光反射區也可位於第二區段171b；或者，第一區段171a及第二區段171b皆包括有光反射區，本發明不限制。
另外，如圖2F所示，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1f與前述實施例的微型發光二極體顯示裝置其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同之處在於，在光轉換層13貼合至連接層12的過程中（例如前述製造方法的步驟四），較佳的情況下，磊晶結構層11與光轉換層13（及遮光結構17）之間的連接層12的材料可被實質上完全排開，而得到如圖2F所示的微型發光二極體顯示裝置1f。在本實施例中，由於磊晶結構層11與光轉換層13及遮光結構17之間實質上不具有連接層12，故能最大化地改善串擾問題，有助於進一步改善顯示品質。
此外，如圖2G所示，本實施例的微型發光二極體顯示裝置1g與前述實施例的微型發光二極體顯示裝置其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同之處在於，在本實施例的微型發光二極體顯示裝置1g中，更可包括設置於透光層14遠離光轉換層13的一側的一光折射層142，且光折射層142的表面為一粗糙面。本實施例的光折射層142可藉由分離載板2時所餘下的一部分離型層R來自然形成，因此光折射層142的表面將因製程（例如雷射氣化）而呈現不規則的形狀。光折射層142的表面可以改變光線由光折射層142入射至空氣的角度，以減少內全反射現象的發生，藉以提高發光效率。此外，在不同實施例中，也可直接將透光層14遠離光轉換層13的一表面進行粗糙化，以形成光折射的粗糙面。
此外，應注意的是，在本發明的不同實施例中，可依據磊晶結構層的形狀及與連接層之間的不同設置方式，而選擇不同的折射率。例如在圖2A、圖2F和圖2G的實施例中，磊晶結構層11的折射率可小於連接層12的折射率，而在圖2B至圖2E的實施例中（磊晶結構層11具有突出部114），磊晶結構層11的折射率可大於連接層12的折射率。
綜上所述，在本發明的微型發光二極體顯示裝置及其製造方法中，通過連接層形成於磊晶結構層遠離些微型發光二極體的一側，並於載板上依序形成離型層、透光層及光轉換層，且將具有離型層、透光層及光轉換層的載板透過連接層固定於磊晶結構層上，最後移除離型層及載板的製程步驟的設計，使得本發明得以移除習知技術所採用的厚重保護基板（載板），據此來避免光串擾或是光波導問題，進而達到改善顯示品質的目的，且同時能降低微型發光二極體顯示裝置的厚度及重量。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1,1a～1g:微型發光二極體顯示裝置 11:磊晶結構層 11a:微型發光二極體 111:第一型半導體層 112:發光層 113:第二型半導體層 114:突出部 12:連接層 13:光轉換層 13a,13b:光轉換部 14:透光層 141: 屈光結構 142:光折射層 15:濾光層 15a,15b:濾光部 16:保護層 17:遮光結構 171:遮光部 171a:第一區段 171b:第二區段 18:線路基板 181:第一電極 182:第二電極 183:介電層 2:載板 A:光轉換區域 C:導電件 d:距離 P1:光反射區 P2:光吸收區 R:離型層 T:端部 t:厚度 w:寬度 w c:晶片寬度
圖1A至圖1F為根據本發明一實施例的一種微型發光二極體顯示裝置的製造過程的示意圖。 圖2A至圖2G為根據本發明不同實施例的一種微型發光二極體顯示裝置的示意圖。
11:磊晶結構層
11a:微型發光二極體
111:第一型半導體層
112:發光層
113:第二型半導體層
12:連接層
13:光轉換層
13a,13b:光轉換部
14:透光層
15:濾光層
15a,15b:濾光部
16:保護層
17:遮光結構
171:遮光部
A:光轉換區域
t:厚度
w:寬度
wc:晶片寬度

Claims (20)

  1. 一種微型發光二極體顯示裝置，包括： 一磊晶結構層，包括彼此間隔設置的複數微型發光二極體； 一連接層，設置於該磊晶結構層遠離該些微型發光二極體的一側； 一光轉換層，透過該連接層固定於該磊晶結構層上，並包含複數光轉換部，且各該光轉換部分別對應該些微型發光二極體的其中之一，並具有一寬度；以及 一透光層，設置於該光轉換層遠離該磊晶結構層的一側，並且具有一厚度； 其中，該透光層的該厚度與各該光轉換部的該寬度之比值介於0.1與40之間。
  2. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，其中該透光層的該厚度小於或等於20微米。
  3. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，其中各該微型發光二極體分別具有一晶片寬度，該晶片寬度小於或等於3微米。
  4. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，更包括： 一濾光層，設置於該光轉換層與該透光層之間； 其中，該濾光層包括複數濾光部，且各該濾光部與各該光轉換部對應設置。
  5. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，更包括： 一保護層，設置於該光轉換層與該透光層之間。
  6. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，更包括： 一遮光結構，圖案化地設置於該磊晶結構層上，該遮光結構包括複數遮光部，該些遮光部定義彼此間隔的複數光轉換區域，該些光轉換區域位於該光轉換層內，且各該光轉換區域分別對應於該些微型發光二極體的其中之一。
  7. 如請求項6所述的微型發光二極體顯示裝置，其中各該遮光部包括一第一區段及一第二區段，該第二區段位於該透光層與該第一區段之間，且該第一區段於該磊晶結構層的投影面積小於該第二區段於該磊晶結構層的投影面積。
  8. 如請求項7所述的微型發光二極體顯示裝置，其中該第一區段的一截面積從該第二區段往該磊晶結構層的方向逐漸變小。
  9. 如請求項6所述的微型發光二極體顯示裝置，其中各該遮光部包括一第一區段及一第二區段，該第二區段位於該透光層與該第一區段之間，該第一區段具有遠離該第二區段的一端部，該端部與該連接層具有一第一接觸面積，該第一區段與該第二區段具有一第二接觸面積，且該第二接觸面積大於該第一接觸面積。
  10. 如請求項6所述的微型發光二極體顯示裝置，其中各該遮光部更包括一光反射區。
  11. 如請求項10所述的微型發光二極體顯示裝置，其中各該光反射區位於各該遮光部的該第一區段，且該些光反射區對應該些光轉換區域而設置。
  12. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，其中，部分的該連接層設置於該光轉換層與該磊晶結構層之間，且該磊晶結構層的折射率小於該連接層的折射率。
  13. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，其中該磊晶結構層更包括朝向該光轉換層突出的複數突出部，各該突出部分別與該些微型發光二極體的其中之一對應設置。
  14. 如請求項13所述的微型發光二極體顯示裝置，其中該磊晶結構層的折射率大於該連接層的折射率。
  15. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，其中該透光層的至少一側的表面具有複數屈光結構，該些屈光結構分別朝向或背向該光轉換層突出，且各該屈光結構分別與該些微型發光二極體的其中之一對應設置。
  16. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，更包括： 一光折射層，設置於該透光層遠離該光轉換層的一側，且該光折射層的表面為一粗糙面。
  17. 如請求項1所述的微型發光二極體顯示裝置，其中該透光層的密度小於或等於2公克每立方公分（2.0g/cm 3）。
  18. 一種微型發光二極體顯示裝置的製造方法，包括： 提供一磊晶結構層，其中該磊晶結構層包括彼此間隔設置的複數微型發光二極體； 形成一連接層於該磊晶結構層遠離該些微型發光二極體的一側； 提供一載板，並於該載板上依序形成一離型層、一透光層及一光轉換層，該透光層具有一厚度； 其中，該光轉換層包含複數光轉換部，且各該光轉換部分別對應該些微型發光二極體的其中之一，並具有一寬度，且該透光層的該厚度與各該光轉換部的該寬度之比值介於0.1與40之間； 貼合該光轉換層至該連接層，使具有該離型層、該透光層及該光轉換層的該載板透過該連接層固定於該磊晶結構層上；以及 移除該離型層及該載板。
  19. 如請求項18所述的微型發光二極體顯示裝置的製造方法，更包括： 圖案化地形成一遮光結構於該載板上，其中該遮光結構包括複數遮光部，該些遮光部定義彼此間隔的複數光轉換區域，該些光轉換區域位於該光轉換層內，且各該光轉換區域分別對應於該些微型發光二極體的其中之一；及 形成一濾光層於該光轉換層與該透光層之間，其中該濾光層包括複數濾光部，且各該濾光部與各該光轉換部的位置對應於部分的該些光轉換區域。
  20. 如請求項18所述的微型發光二極體顯示裝置的製造方法，更包括： 形成一保護層於該透光層與該光轉換層之間。
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