TWI797846B - 色彩轉換單元、應用其之色彩轉換結構及應用其之發光二極體顯示器 - Google Patents

色彩轉換單元、應用其之色彩轉換結構及應用其之發光二極體顯示器 Download PDF

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Abstract

一種色彩轉換單元，包括一基板以及一色彩轉換層。基板包括一孔洞。色彩轉換層內嵌於基板的孔洞中，其中色彩轉換層的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15，且用於形成色彩轉換層的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈米；其中，設置於色彩轉換層之下的一微型發光二極體是用於提供光給色彩轉換層。

Description

色彩轉換單元、應用其之色彩轉換結構及應用 其之發光二極體顯示器
本案是有關於一種色彩轉換單元、應用其之色彩轉換結構及應用其之發光二極體顯示器，且特別是有關於一種包括微型發光二極體的色彩轉換單元、應用其之色彩轉換結構及應用其之發光二極體顯示器。
近來，市場對於微型發光二極體顯示器的需求日漸增加。微型發光二極體顯示器可包括色彩轉換層及微型發光二極體陣列，其中色彩轉換層可將微型發光二極體所提供的光轉換為所需的顏色。然而，由於微型發光二極體的尺寸遠小於發光二極體之尺寸，所對應之色彩轉換層的尺寸亦需隨之縮小，例如，色彩轉換層的厚度可能大幅減少，使得現有的微型發光二極體顯示器仍存在光色轉換效率不足的問題。因此，目前仍極需研發一種改良的微型發光二極體顯示器，以克服上述問題。
根據本案之一實施例，提出一種色彩轉換單元。色彩轉換單元包括一基板以及一色彩轉換層。基板包括一孔洞。色彩轉換層內嵌於基板的孔洞中，其中色彩轉換層的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15，且用於形成色彩轉換層的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈米；其中，設置於色彩轉換層之下的一微型發光二極體是用於提供光給色彩轉換層。
根據本案之另一實施例，提出一種色彩轉換結構。色彩轉換結構包括複數個色彩轉換單元。色彩轉換單元包括一基板及彼此相鄰的一第一色彩轉換層、一第二色彩轉換層及一光學膠，第一色彩轉換層、第二色彩轉換層及光學膠分別內嵌於基板的複數個孔洞中，其中第一色彩轉換層、第二色彩轉換層及光學膠的放光波長是彼此不同，且第一色彩轉換層、第二色彩轉換層及光學膠的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15，且用於形成第一色彩轉換層及第二色彩轉換層的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈米；以及其中，設置於第一色彩轉換層、第二色彩轉換層及光學膠之下的複數個微型發光二極體是用於提供光給第一色彩轉換層、第二色彩轉換層及光學膠。
根據本案之又一實施例，提出一種發光二極體顯示器。發光二極體顯示器包括一色彩轉換結構、一微型發光二極體陣列以及一背板控制結構。色彩轉換結構包括複數個色彩轉換單元，且色彩轉換單元包括一基板以及彼此相鄰的一第一色彩轉換層、一第二色彩轉換層及一光學膠。基板包括複數個孔洞。第一 色彩轉換層、第二色彩轉換層及光學膠內嵌於基板的孔洞中，其中第一色彩轉換層、第二色彩轉換層及光學膠的放光波長是彼此不同，且第一色彩轉換層、第二色彩轉換層及光學膠的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15，且用於形成第一色彩轉換層及第二色彩轉換層的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈米。微型發光二極體陣列設置於色彩轉換結構之下，用於提供光給色彩轉換結構。背板控制結構設置於色彩轉換結構之下，用於控制微型發光二極體陣列。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10:發光二極體顯示器
101:背板控制結構
103:接觸墊
105:絕緣層
107:凸塊
110:微型發光二極體陣列
110A,110B,110C:微型發光二極體
112,212,312,412:基板
112u,212u,312u,412u:孔洞
114,214,314:色彩轉換層
114A,214A,314A:第一色彩轉換層
114B,214B,314B:第二色彩轉換層
114C,214C,314C:光學膠
116,216,316:密封層
218:膠材
220:反射鏡結構
222:覆蓋板
312k:溝槽
312y:氧化物層
424:反光結構
424’:反射層
A,A’:剖面線端點
H1:高度
PL:特定結構
T1,T2,T3:色彩轉換結構
U1,U2,U3:色彩轉換單元
W1:寬度
第1A~1D圖繪示依照本案一實施例的發光二極體顯示器的製作流程圖；第2A~2G圖繪示依照本案又一實施例的發光二極體顯示器的製作流程圖；第3A~3H圖繪示依照本案又一實施例的發光二極體顯示器的製作流程圖；以及第4A~4C圖繪示依照本案一實施例的反光結構之製造流程的示意圖。
本案係有關於一種色彩轉換單元、應用其之色彩轉換結構及應用其之發光二極體顯示器。相較於現有的微型發光二極體顯示器而言，由於本案之色彩轉換單元、應用其之色彩轉換結構及應用其之發光二極體顯示器中的色彩轉換層具有較高的深寬比，色彩轉換層可具有較大的厚度，故可大幅提高光色轉換效率。並且，相較於使用黑光阻進行隔光的比較例而言，由於本案之色彩轉換層可內嵌於基板的高深寬比的孔洞中，基板可有效解決色彩轉換層之間的串光問題，達到更優異的隔光效果。
以下係參照所附圖式詳細敘述本揭露之實施態樣。需注意的是，實施例所提出的實施態樣之結構、製程和內容僅為舉例說明之用，本揭露欲保護之範圍並非僅限於所述之態樣。需注意的是，本揭露並非顯示出所有可能的實施例，相關領域者可在不脫離本揭露之精神和範圍內對實施例之結構和製程加以變化與修飾，以符合實際應用所需。
再者，實施例中相同或類似的元件係沿用相同或類似的標號，以利清楚說明。另外，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製，因此並非作為限縮本揭露保護範圍之用。
再者，說明書與申請專利範圍中所使用的序數例如「第一」、「第二」等用詞，是用以修飾申請專利範圍中的元件，其本身並不意指及代表該請求組件有任何之前的序數，也不代表某一請求元件與另一請求元件的順序、或是製造方法上的順序， 該些序數的使用僅用來使具有某命名的一請求元件得以和另一具有相同命名的請求元件能作出清楚區分。
第1A~1D圖繪示依照本案一實施例的發光二極體顯示器10的製作流程圖。其中，第1A~1D圖可對應於第二方向(例如Y方向)與第三方向(例如Z方向)所形成的剖面圖。第二方向可垂直於第三方向。
首先，請參照第1A圖，提供一背板控制結構101、一微型發光二極體陣列110及一基板112。微型發光二極體陣列110設置於背板控制結構101的上方，且基板112設置於微型發光二極體陣列110的上方。背板控制結構101與微型發光二極體陣列110之間透過接觸墊103及凸塊107彼此電性連接，接觸墊103例如是設置於絕緣層105之中。背板控制結構101可包括互補式金氧半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)層、電晶體層或其他合適的電子驅動層。基板112例如是矽基板、磊晶晶圓或其他合適的基板。在一些實施例中，基板112可包括一氧化物層(未繪示)。微型發光二極體陣列110可包括排列為矩陣的多個微型發光二極體110A,110B,110C...，每個微型發光二極體110A,110B,110C...可對應於一子畫素。
此後，請參照第1B圖，藉由蝕刻製程在基板112上形成複數個孔洞112u，每個孔洞112u對應於並暴露出一微型發光二極體110A,110B,110C...。亦即，在上視圖中，孔洞112u對應於微型發光二極體排列為一矩陣(未繪示)。在本實施例中，微 型發光二極體110A,110B,110C可分別對應於一畫素中的3個不同顏色子畫素，然本案並不限於此。根據一實施例，蝕刻製程例如是乾蝕刻製程。孔洞112u的寬度W1(例如是最大寬度)對於高度H1(例如是最大高度)的比值(即W1：H1)例如是介於1：1~1：15。在一些實施例中，孔洞112u的寬度W1對於高度H1的比值例如是介於1：5~1：15、介於1：7~1：15、介於1：8~1：13或其他合適的範圍。
在形成孔洞112u之後，請參照第1C圖，將色彩轉換混合物填入孔洞112u中。色彩轉換混合物是用於形成色彩轉換層114。例如，經曝光步驟之後，色彩轉換混合物可固化為色彩轉換層114。在本實施例中，曝光步驟例如是使用紫外光(波長例如是385~440奈米)進行照射，然本案並不限於此，在其他實施例中，曝光步驟可使用近紅外光(波長例如是780~820奈米)、紅外光(波長例如是1030~1080奈米)或其他合適的激發光進行照射。
色彩轉換層114可包括第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C，其中光學膠114C可包括散射粒子，本發明不以此為限。在本實施例中，微型發光二極體110A,110B,110C...為藍光微型發光二極體，在一畫素中，色彩轉換混合物可分別對應於紅色子畫素、綠色子畫素及藍色子畫素，然本案並不限於此，在其他實施例中，色彩轉換混合物可對應於其他顏色的子畫素，例如是黃色子畫素、紫色子畫素或其他合適顏色的子畫素。根據本實施例，對應於紅色子畫素之色彩轉換混合物包括可釋出紅色頻譜的量子點材料、光阻劑、光起始劑及其他合 適的材料。對應於綠色子畫素之色彩轉換混合物包括可釋出綠色頻譜的量子點材料、光阻劑、光起始劑及其他合適的材料。對應於藍色子畫素之材料可包括散射材料、光阻劑、光起始劑、空氣及其他合適的材料，且可以不包括色彩轉換混合物。亦即，在本實施例中，第一色彩轉換層114A包括可釋出紅色頻譜的量子點材料，第二色彩轉換層114B包括可釋出綠色頻譜的量子點材料，光學膠114C則不包括色彩轉換混合物。在其他實施例中，微型發光二極體為為藍光微型發光二極體，故藍色子畫素可不包括色彩轉換混合物。量子點材料的固含量為10wt%至40wt%，黏度為5cP至90cP。散射材料例如是二氧化鈦(TiO2)、有機散射粒子或其他合適的散射材料。在使用紫外光作為激發光(即用於固化色彩轉換混合物)的實施例中，用於形成色彩轉換層114的色彩轉換混合物的固化波長可介於385奈米至440奈米、介於395奈米至405奈米、介於400奈米至420奈米或其他合適的範圍。
在使用紫外光固化色彩轉換混合物的一些實施例中(固化波長例如是385~440奈米)，光起始劑可以是不具氮原子之化合物，例如2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、(2,4,6-三甲基苯甲醯基)二苯基氧化膦、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦、二苯甲酮、或上述之任意組合。
在使用近紅外光固化色彩轉換混合物的一些實施例中，固化波長例如是700~950奈米、700~850奈米、800~950奈米或其他合適的範圍。
在使用近紅外光固化色彩轉換混合物的一些實施例中(固化波長例如是700~850奈米)，光起始劑可以是雙二烷基胺基取代的二苯基多烯烴(bisdialkylamino-substituted diphenylpolyene)、二芳基胺基取代的二苯基多烯烴(bisdiarylamino-substituted diphenylpolyene)、雙(苯乙烯基)苯(bis(styryl)benzene)、或上述之任意組合，舉例而言，光起始劑的化學式可以如下列式1~式8所示：
Figure 110143860-A0305-02-0010-1
在式1中，Me表示甲基，n-Bu表示正丁基，n表示3~5的整數。式1所示之光起始劑的吸收光波長例如是710~730奈米。
Figure 110143860-A0305-02-0010-2
式2所示之光起始劑的吸收光波長例如是670~690奈米。
Figure 110143860-A0305-02-0011-3
在式3中，n-Bu表示正丁基。
Figure 110143860-A0305-02-0011-4
在式4中，n-Bu表示正丁基，Me表示甲基。
Figure 110143860-A0305-02-0011-5
Figure 110143860-A0305-02-0011-6
在式6中，R表示C12H25。
Figure 110143860-A0305-02-0011-7
在式7中，n-Bu表示正丁基，Me表示甲基。
Figure 110143860-A0305-02-0011-8
在式8中，R表示C12H25。
在使用近紅外光固化色彩轉換混合物的一些實施例中(固化波長例如是800~950奈米)，光起始劑可以是予體-受體- 予體二苯乙烯基苯(donor-acceptor-donor distyrylbenzene)，其中予體可以是二正丁基(di-n-butyl)、二苯胺(diphenylamino)或其他合適的予體基團，受體可以是氰基(cyano)或其他合適的受體基團，舉例而言，光起始劑的化學式可以如下列式9~式13所示：
Figure 110143860-A0305-02-0012-9
在式9中，R表示正丁基或甲基。式9所示之光起始劑的吸收光波長例如是830奈米。
Figure 110143860-A0305-02-0012-10
Figure 110143860-A0305-02-0012-11
在式11中，R表示正丁基或甲基。式11所示之光起始劑的吸收光波長例如是800奈米。
Figure 110143860-A0305-02-0012-12
Figure 110143860-A0305-02-0012-13
在式13中，R表示正丁基或甲基。式13所示之光起始劑的吸收光波長例如是730奈米。
在使用紅外光固化色彩轉換混合物的一些實施例中(固化波長例如是1030~1180奈米)，光起始劑可以是方酸染料(squaraine)、靛青染料(cyanine)或其他合適的成分，舉例而言，光起始劑的化學式可以如下列式14~式15所示：
Figure 110143860-A0305-02-0013-14
Figure 110143860-A0305-02-0013-15
在式15中，R表示CH3或C3H7。
根據一些使用紫外光作為激發光的實驗數據可知，色彩轉換混合物在吸收365奈米之光源時的放光強度是大於在吸收385奈米之光源時的放光強度。因此，色彩轉換混合物對於365奈米之光源的吸收程度是大於色彩轉換混合物對於385奈米之光源的吸收程度，也就是說，365奈米之光源對於色彩轉換混合物的光學性質影響較大。需特別說明的是，在本案的色彩轉換混合物中，可依據量子點材料的吸光或放光光譜調整光起始劑的配方，例如，量子點材料對於紫外光具有第一主要吸收波段(例如365奈米)，光起始劑對於紫外光具有第二主要吸收波段(例如大於365 奈米)，大部分的第二主要吸收波段是與第一主要吸收波段錯開。亦即，色彩轉換混合物當中需選用避開量子點材料主要吸光波段的光起始劑，以避免在曝光步驟中，所暴露之光線有一大部分被量子點材料吸收，僅存一部分光線可對色彩轉換混合物進行固化，導致色彩轉換混合物無法固化完全，特別是當欲形成厚度較大(亦即是具有高深寬比)之色彩轉換層114時，底部的色彩轉換混合物更不易吸收到所暴露之光線而難以被固化。假使為了使色彩轉換混合物固化更完全而增加曝光量，卻可能使得量子點材料受到激發光的損害。相較於色彩轉換混合物的固化波長大幅重疊於量子點材料之主要吸收波段的比較例而言，由於依照本案一實施例之用於形成色彩轉換層114的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈米，大部分之固化波長的範圍與量子點材料的主要吸收波長錯開(例如固化波長大於量子點的主要吸收波長)，能夠避免量子點的吸光影響色彩轉換混合物固化成膜，藉此解決色彩轉換混合物固化不完全的問題。並且，當使用較長波長的激發光來固化色彩轉換混合物時，較長波長的激發光可具有較強的穿透力，有利於形成厚度較大的色彩轉換層114，膜厚較大之色彩轉換層114可具有更優異的光色轉換效率。
在本實施例中，微型發光二極體110A,110B,110C...為藍光微型發光二極體，所發出的藍光傳遞至第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C之後，分別經第一色彩轉換層114A及第二色彩轉換層114B轉換為紅光及綠光， 由於光學膠114C不包括色彩轉換混合物，故藍光直接經光學膠114C傳遞而呈現為藍光。亦即，第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C可分別對應於紅色子畫素、綠色子畫素及藍色子畫素。然而，本案並不以此為限，在其他實施例中，第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C可分別對應其他顏色的子畫素。
在形成色彩轉換層114之後，可於色彩轉換層114及基板112上覆蓋一密封層116，形成如第1D圖所示的發光二極體顯示器10。發光二極體顯示器10包括一色彩轉換結構T1、一微型發光二極體陣列110以及一背板控制結構101。微型發光二極體陣列110設置於色彩轉換結構T1之下，用於提供光給色彩轉換結構T1。背板控制結構101設置於色彩轉換結構T1之下，用於控制微型發光二極體陣列110。
在本實施例中，色彩轉換結構T1例如是對應於包括紅色子畫素、綠色子畫素及藍色子畫素的一畫素，然本案並不以此為限。微型發光二極體陣列110包括排列為矩陣的複數個微型發光二極體110A、110B、110C...。色彩轉換結構T1包括複數個色彩轉換單元U1。複數個色彩轉換單元U1包括一基板112及彼此相鄰的一第一色彩轉換層114A、一第二色彩轉換層114B及一光學膠114C。基板112包括複數個孔洞112u。孔洞112u分別對應於微型發光二極體110A、110B、110C...。第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C內嵌於基板112的孔洞112u 中。第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C的放光波長是彼此不同。設置於第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C之下的微型發光二極體110A,110B,110C...是用於提供光給第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C。密封層116與微型發光二極體陣列110可設置於色彩轉換層114的相對兩側。
第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15、介於1：7~1：15、介於1：8~1：13或其他合適的範圍。並且，當使用紫外光進行固化時，用於形成第一色彩轉換層114A及第二色彩轉換層114B的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至440奈米。在其他實施例中，當光學膠114C包括色彩轉換混合物時，色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至440奈米。在一些實施例中，第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C的厚度可介於2~20微米、介於5~15微米、介於7~12微米、或其他合適的範圍。在本實施例中，第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C的厚度可為5.5微米，第一色彩轉換層114A及第二色彩轉換層114B的光色轉換效率(color-conversion efficiency,CCE)可達50%。在一比較例中，第一色彩轉換層、第二色彩轉換層及光學膠的厚度為1.5微米，第一色彩轉換層及第二色彩轉換層的光色轉換效率僅為10%。由此可知，本案之色彩轉換層114的厚度較大，可大幅提升光色轉換效率。
相較於色彩轉換混合物的固化波長與量子點材料的主要吸收波長大幅重疊的比較例而言，在本案之發光二極體顯示器10中，由於色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈米，大於量子點材料的主要吸收波長，亦即本案之色彩轉換混合物的固化波長範圍與量子點材料的主要吸收波長錯開，能夠避免量子點的吸光影響色彩轉換混合物固化成膜，故所形成的色彩轉換層114可具有良好的固化品質。並且，本案有利於在不需大量曝光的情況之下形成高深寬比(即厚度較大)的色彩轉換層114，一方面可降低曝光時對量子點材料造成的傷害及衰退，提升量子點之效率，另一方面可使色彩轉換層114具有足夠的膜厚以展現更優異的光色轉換效率。此外，若將黑色光阻設置於色彩轉換層之間以隔光，黑光阻受到製程條件的限制，厚度不大而無法有效隔光，故相較於將黑色光阻設置於色彩轉換層之間以隔光的比較例而言，由於本案具有足夠厚度(例如高深寬比)的色彩轉換層114可內嵌於基板112的孔洞112u中，基板112可環繞且設置於色彩轉換層114之間，具有絕佳的隔光效果，故可解決串光問題。
第2A~2G圖繪示依照本案又一實施例的發光二極體顯示器20的製作流程圖。其中，第2A~2G圖可對應於第二方向(例如Y方向)與第三方向(例如Z方向)所形成的剖面圖。發光二極體顯示器20中類似或相同於發光二極體顯示器10的元件是使用類似或相同的元件符號，兩者具有類似或相同的物理及化學性質、形成材料、形成方式、結構及功用，重複之處將不再詳細描述。
首先，請參照第2A圖，提供一基板212。基板212例如是矽基板、磊晶晶圓或其他合適的基板。在一些實施例中，基板212可包括一氧化物層(未繪示)。
此後，請參照第2B圖，藉由蝕刻製程在基板212上形成複數個孔洞212u，每個孔洞212u對應於一微型發光二極體(繪示於第2G圖)的預定位置。根據一實施例，蝕刻製程例如是乾蝕刻製程。孔洞212u的寬度對於高度的比值例如是介於1：1~1：15。在一些實施例中，孔洞212u的寬度對於高度的比值例如是介於1：5~1：15、介於1：7~1：15、介於1：8~1：13或其他合適的範圍。
形成孔洞212u之後，如第2C圖所示，將基板212藉由膠材218接合於具有反射鏡結構220的覆蓋板222上。反射鏡結構220例如是布拉格反射鏡(distributed Bragg reflector)。覆蓋板222例如是玻璃蓋板或其他合適的透明蓋板。
此後，請參照第2D圖，藉由一蝕刻製程移除部分的基板212並暴露出孔洞212u。其中，孔洞212u可暴露一部分的反射鏡結構220。
如第2E圖所示，將色彩轉換混合物填入孔洞212u中，以形成色彩轉換層214。色彩轉換層214可包括第一色彩轉換層214A、第二色彩轉換層214B及光學膠214C。第一色彩轉換層214A、第二色彩轉換層214B及光學膠214C的材料及功能可分別 相同於第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C的材料及功能。
填充色彩轉換混合物之後，請參照第2F圖，可於色彩轉換層214及基板212上覆蓋一密封層216。
此後，請參照第2G圖，藉由反蓋接合(flip bonding)的方式將密封層216接合於與背板控制結構101電性連接的微型發光二極體陣列110，以形成發光二極體顯示器20。發光二極體顯示器20包括一色彩轉換結構T2、一微型發光二極體陣列110以及一背板控制結構101。微型發光二極體陣列110設置於色彩轉換結構T2之下，用於提供光給色彩轉換結構T2。背板控制結構101設置於色彩轉換結構T2之下，用於控制微型發光二極體陣列110。
在本實施例中，色彩轉換結構T2例如是對應於包括紅色子畫素、綠色子畫素及藍色子畫素的一畫素，然本案並不以此為限。色彩轉換結構T2包括複數個色彩轉換單元U2。色彩轉換單元U2包括一基板212及彼此相鄰的一第一色彩轉換層214A、一第二色彩轉換層214B及一光學膠214C。密封層216與反射鏡結構220可設置於色彩轉換層214的相對兩側。並且，密封層216相較於反射鏡結構220而言更鄰近於微型發光二極體陣列110。覆蓋板222設置於反射鏡結構220、基板212及色彩轉換層214上。
第3A~3H圖繪示依照本案又一實施例的發光二極體顯示器30的製作流程圖。其中，第3A、3B、3D及3F~3H圖繪示發光二極體顯示器30的製作流程的剖面圖，即對應於第二方向(例 如Y方向)及第三方向(例如Z方向)所形成的剖面；第3C圖繪示對應於第3B圖之上視圖，亦即第3B圖為沿著第3C圖之A-A’連線的剖面圖；第3E圖繪示對應於第3D圖之上視圖，亦即第3D圖為沿著第3E圖之A-A’連線的剖面圖。例如，第3C及3E圖對應於第一方向(例如X方向)與第二方向(例如Y方向)所形成的平面，第一方向、第二方向與第三方向可互相垂直。發光二極體顯示器30中類似或相同於發光二極體顯示器10的元件是使用類似或相同的元件符號，兩者具有類似或相同的物理及化學性質、形成材料、結構及功用，重複之處將不再詳細描述。
首先，請參照第3A圖，提供一基板312。基板312可包括一氧化物層312y。基板312例如是矽基板、磊晶晶圓或其他合適的基板。氧化物層312y的材料例如是矽的氧化物。
此後，請同時參照第3B及3C圖，藉由蝕刻製程在基板312上形成複數個溝槽312k。溝槽312k例如是在第一方向(例如是X方向)上延伸，且在第二方向(例如是Y方向)上彼此分開。換言之，溝槽312k之間可藉由基板312所隔開。
形成溝槽312k之後，請同時參照第3E及3D圖，藉由蝕刻製程在基板312上形成複數個孔洞312u，每個孔洞312u對應於一微型發光二極體(繪示於第3G圖)的預定位置。孔洞312u連通於對應的溝槽312k。根據一實施例，蝕刻製程例如是乾蝕刻製程。孔洞312u的寬度對於高度的比值例如是介於1：1~1：15。在一 些實施例中，孔洞312u的寬度對於高度的比值例如是介於1：5~1：15、介於1：7~1：15、介於1：8~1：13或其他合適的範圍。
形成孔洞312u之後，如第3F圖所示，藉由噴墨製程將色彩轉換混合物填入孔洞312u中，以形成色彩轉換層314。色彩轉換層314可包括第一色彩轉換層314A、第二色彩轉換層314B及光學膠314C。第一色彩轉換層314A、第二色彩轉換層314B及光學膠314C的材料及功能可分別類似於第一色彩轉換層114A、第二色彩轉換層114B及光學膠114C的材料及功能。
此後，請參照第3G圖，可將密封層316覆蓋於色彩轉換層314及基板312上，並藉由反蓋接合的方式將密封層316接合於與背板控制結構101電性連接的微型發光二極體陣列110。
請參照第3H圖，移除部分的基板312並暴露氧化物層312y，以形成發光二極體顯示器30。發光二極體顯示器30包括一色彩轉換結構T3、一微型發光二極體陣列110以及一背板控制結構101。微型發光二極體陣列110設置於色彩轉換結構T3之下，用於提供光給色彩轉換結構T3。背板控制結構101設置於色彩轉換結構T3之下，用於控制微型發光二極體陣列110。
在本實施例中，色彩轉換結構T3例如是對應於包括紅色子畫素、綠色子畫素及藍色子畫素的一畫素，然本案並不以此為限。色彩轉換結構T3包括複數個色彩轉換單元U3。複數個色彩轉換單元U3包括一基板312及色彩轉換層314(即彼此相鄰的一第一色彩轉換層314A、一第二色彩轉換層314B及一光學膠 314C)。密封層316與氧化物層312y可設置於色彩轉換層314的相對兩側。氧化物層312y設置於色彩轉換層314的上方。密封層316相較於氧化物層312y而言更鄰近於微型發光二極體陣列110。
第4A~4C圖繪示依照本案一實施例的反光結構424之製造流程的示意圖。反光結構424可應用於如上所述之發光二極體顯示器10~30或其他合適的發光二極體顯示器。
請參照第4A圖，在基板412中形成複數個孔洞412。基板412例如是設置於特定結構PL上。當應用於發光二極體顯示器10的實施例時，特定結構PL例如是如第1B圖所示的微型發光二極體陣列110；當應用於發光二極體顯示器20的實施例時，特定結構PL例如是如第2D圖所示的具有反射鏡結構220的覆蓋板222；當應用於發光二極體顯示器30的實施例時，特定結構PL例如是如第3D圖所示的基板312中的氧化物層312y。
形成孔洞412u之後，請參照第4B圖，藉由一濺鍍製程形成共形於孔洞412u及基板412的一反射層424’。反射層424’的材料例如是金屬、布拉格反射鏡或其他合適的材料。金屬材料可以選自金、銀、鋁、銅、鈦或其之任意組合。布拉格反射鏡為本領域中具有通常知識者可知的材料，例如可為氧化物/金屬氧化物的堆疊。
此後，請參照第4C圖，藉由一回蝕製程，移除孔洞412u之底部及基板412之上的反射層424’，保留孔洞412u之側壁上的反射層424’，以形成反光結構424。亦即，反光結構424設置 於孔洞412u(例如是發光二極體顯示器10~30中的孔洞112u、212u或312u)的側壁上，且設置於色彩轉換層(例如是發光二極體顯示器10~30中的色彩轉換層114、214或314)與基板412(例如是發光二極體顯示器10~30中的基板112、212或312)之間。在一些實施例中，反光結構424的厚度可為1000~2000埃，間距可為1.5微米。
在一些實施例中，發光二極體顯示器10~30的實施例可任意結合，或者發光二極體顯示器10~30可結合於其他實施例。根據一些實施例，彩色濾光片(未繪示)可設置於色彩轉換層114、214或314上方。例如，彩色濾光片(未繪示)可設置於色彩轉換層214與反射鏡結構220之間。
綜上，根據本案一實施例，提出一種色彩轉換單元。色彩轉換層內嵌於基板的孔洞中，其中色彩轉換層的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15，且用於形成色彩轉換層的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈米。
相較於色彩轉換層的寬度對於高度的比值是1：0.4的比較例而言，由於本案實施例之色彩轉換層的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15，色彩轉換層具有相對大的厚度，故可使得光色轉換效率有所提升。
相較於用於形成色彩轉換層的色彩轉換混合物的固化波長是365奈米的比較例而言，由於本案實施例之用於形成色彩轉換層的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈 米，使得色彩轉換混合物的固化波長與量子點材料的主要吸收波長錯開，能夠避免量子點的吸光影響色彩轉換混合物固化成膜，故所形成的色彩轉換層可具有良好的固化品質。並且，本案有利於在不需大量曝光的情況之下形成高深寬比(即厚度較大)的色彩轉換層，一方面可降低曝光時對量子點材料造成的傷害及衰退，提升量子點之效率，另一方面足夠的膜厚可展現更優異的光色轉換效率。
綜上所述，雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:發光二極體顯示器
101:背板控制結構
103:接觸墊
105:絕緣層
107:凸塊
110:微型發光二極體陣列
110A,110B,110C:微型發光二極體
112:基板
114:色彩轉換層
114A:第一色彩轉換層
114B:第二色彩轉換層
114C:光學膠
116:密封層
T1:色彩轉換結構
U1:色彩轉換單元

Claims (20)

  1. 一種色彩轉換單元，包括：一基板，包括一孔洞；以及一色彩轉換層，內嵌於該基板的該孔洞中，其中該色彩轉換層的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15；其中，設置於該色彩轉換層之下的一微型發光二極體是用於提供光給該色彩轉換層，其中該色彩轉換層包括一量子點材料及一光起始劑，該量子點材料對於光具有一第一主要吸收波段，該光起始劑對於光具有一第二主要吸收波段，大部分的該第二主要吸收波段是與該第一主要吸收波段錯開。
  2. 如請求項1所述之色彩轉換單元，其中用於形成該色彩轉換層的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈米。
  3. 如請求項1所述之色彩轉換單元，其中設置於該色彩轉換層之下的一微型發光二極體是用於提供光給該色彩轉換層。
  4. 如請求項1所述之色彩轉換單元，其中該第一主要吸收波段為365奈米。
  5. 如請求項1所述之色彩轉換單元，其中該第二主要吸收波段為大於365奈米。
  6. 如請求項1所述之色彩轉換單元，其中該第二主要吸收波段為介於385奈米至1180奈米。
  7. 如請求項1所述之色彩轉換單元，其中該色彩轉換層的寬度對於高度的比值是介於1：7~1：13。
  8. 如請求項1所述之色彩轉換單元，其中該基板包括一氧化物層。
  9. 如請求項1所述之色彩轉換單元，更包括一反光結構，該反光結構設置於該孔洞的側壁上，且設置於該色彩轉換層與該基板之間。
  10. 如請求項1所述之色彩轉換單元，其中該色彩轉換層更包括光阻劑。
  11. 一種色彩轉換結構，包括：複數個色彩轉換單元，包括一基板及彼此相鄰的一第一色彩轉換層、一第二色彩轉換層及一光學膠，該第一色彩轉換層、該第二色彩轉換層及該光學膠分別內嵌於該基板的複數個孔洞中，其中該第一色彩轉換層、該第二色彩轉換層及該光學膠的放光波長是彼此不同，且該第一色彩轉換層、該第二色彩轉換層及該光學膠的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15，其中該第一色彩轉換層及該第二色彩轉換層分別包括一量子點材料及一光起始劑，該量子點材料對於光具有一第一主要吸收波段，該光起始劑對於光具有一第二主要吸收波段，大部分的該第二主要吸收波段是與該第一主要吸收波段錯開。
  12. 如請求項11所述之色彩轉換結構，其中用於形成該第一色彩轉換層與該第二色彩轉換層的色彩轉換混合物的固化波長是介於385奈米至1180奈米。
  13. 如請求項11所述之色彩轉換結構，其中設置於該第一色彩轉換層與該第二色彩轉換層之下的複數個微型發光二極體是用於提供光給該第一色彩轉換層、該第二色彩轉換層與該光學膠。
  14. 如請求項11所述之色彩轉換結構，其中該第一主要吸收波段為365奈米。
  15. 如請求項11所述之色彩轉換結構，其中該第二主要吸收波段為介於385奈米至1180奈米。
  16. 如請求項11所述之色彩轉換結構，其中該色彩轉換層的寬度對於高度的比值是介於1：7~1：13。
  17. 如請求項11所述之色彩轉換結構，其中該基板包括一氧化物層。
  18. 如請求項11所述之色彩轉換結構，更包括一反光結構，該反光結構設置於該些孔洞的側壁上，且設置於該第一色彩轉換層與該基板之間、該第二色彩轉換層與該基板之間以及該光學膠與該基板之間。
  19. 如請求項11所述之色彩轉換結構，其中該第一色彩轉換層及該第二色彩轉換層分別更包括光阻劑。
  20. 一種發光二極體顯示器，包括： 一色彩轉換結構，其中該色彩轉換結構包括複數個色彩轉換單元，且該些色彩轉換單元包括：一基板，包括複數個孔洞；以及彼此相鄰的一第一色彩轉換層、一第二色彩轉換層及一光學膠，內嵌於該基板的該些孔洞中，其中該第一色彩轉換層、該第二色彩轉換層及該光學膠的放光波長是彼此不同，且該第一色彩轉換層、該第二色彩轉換層及該光學膠的寬度對於高度的比值是介於1：1~1：15，其中該第一色彩轉換層及該第二色彩轉換層分別包括一量子點材料及一光起始劑，該量子點材料對於光具有一第一主要吸收波段，該光起始劑對於光具有一第二主要吸收波段，大部分的該第二主要吸收波段是與該第一主要吸收波段錯開；一微型發光二極體陣列，設置於該色彩轉換結構之下，用於提供光給該色彩轉換結構；以及一背板控制結構，設置於該色彩轉換結構之下，用於控制該微型發光二極體陣列。
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