TWI797915B

TWI797915B - 鏡面顯示器

Info

Publication number: TWI797915B
Application number: TW110148850A
Authority: TW
Inventors: 陳崇道; 葉家宏; 宋文清
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2023-04-01
Also published as: CN114724473B; TW202326668A; CN114724473A

Abstract

一種鏡面顯示器，包括發光二極體基板以及反光基板。發光二極體基板包括電路基板、發光二極體、介電層以及第一反射層。發光二極體電性連接電路基板。介電層位於電路基板之上，且介電層的第一面具有凹陷微結構。凹陷微結構位於發光二極體的周圍。第一反射層位於介電層的第一面之上，且重疊於凹陷微結構。反光基板包括透光區以及環繞透光區的反光區。透光區重疊於發光二極體。

Description

鏡面顯示器

本發明是有關於一種鏡面顯示器。

鏡面顯示器是一種同時具有鏡子的功能與顯示器的功能的裝置。在使用鏡面顯示器時，除了可以看到鏡子所反射出來的影像之外，鏡面顯示器本身還可以顯示其他影像。一般而言，藉由於顯示面板之顯示面上全面性地貼附一反射膜以獲得鏡面顯示器。前述反射膜可反射外界光線，而顯示面板所發射出的光線則會穿過反射膜而供使用者觀看。

本發明提供一種鏡面顯示器，具有高發光效率的優點。

本發明的至少一實施例提供一種鏡面顯示器。鏡面顯示器包括發光二極體基板以及反光基板。發光二極體基板包括電路基板、發光二極體、介電層以及第一反射層。發光二極體電性連接電路基板。介電層位於電路基板之上，且介電層的第一面具有凹陷微結構。凹陷微結構位於發光二極體的周圍。第一反射層位於介電層的第一面之上，且重疊於凹陷微結構。反光基板包括透光區以及環繞透光區的反光區。透光區重疊於發光二極體。

基於上述，位於發光二極體周圍的凹陷微結構可以用於反射發光二極體所發出之大角度的光線，藉此增加發光二極體所發出之光線穿過透光區的機率，進而提升鏡面顯示器的發光效率。

1,2:鏡面顯示器

10,30,50:發光二極體基板

20,40,60:反光基板

100:基板

102:緩衝層

110:第一絕緣層

120:第一導電結構

130:第二絕緣層

142:第一接墊

144:第二接墊

200:介電層

200’:介電材料層

200”:圖案化的介電材料層

202’:第一微結構

202:第一凹陷微結構

202a,202b,204a,204b:側壁

202a’,204a’:傾斜側壁

202b’,204b’:階梯側壁

204’:第二微結構

204:第二凹陷微結構

210:第一通孔

220:第二通孔

300:第一反射層

310:第一吸光層

402:第一連接結構

404:第二連接結構

410:發光二極體

500:透明基板

510:第二反射層

512:第一透光孔

520:第一緩衝層

532:第一凸塊結構

534:第二凸塊結構

540:第三反射層

542:第二透光孔

550:第二緩衝層

560:第二吸光層

CB:電路基板

CH:通道層

D:汲極

G:閘極

GI:閘絕緣層

ILD:層間介電層

L1,L2:光線

RA:反光區

S:源極

S1:第一面

T:主動元件

TA:透光區

圖1A是依照本發明的一實施例的一種鏡面顯示器的剖面示意圖。

圖1B是圖1A的鏡面顯示器的發光二極體基板的俯視示意圖。

圖1C是圖1A的鏡面顯示器的反光基板的仰視示意圖。

圖2A至圖2F是圖1A的發光二極體基板的製造方法的剖面示意圖。

圖3A至圖3D是圖1A的反光基板的製造方法的剖面示意圖。

圖4A是依照本發明的一實施例的一種鏡面顯示器的發光二極體基板的俯視示意圖。

圖4B是依照本發明的一實施例的一種鏡面顯示器的反光基板的仰視示意圖。

圖5A是依照本發明的一實施例的一種鏡面顯示器的剖面示意圖。

圖5B是圖5A的鏡面顯示器的發光二極體基板的俯視示意圖。

圖1A是依照本發明的一實施例的一種鏡面顯示器的剖面示意圖。圖1B是圖1A的鏡面顯示器的發光二極體基板的俯視示意圖。圖1C是圖1A的鏡面顯示器的反光基板的仰視示意圖。

請參考圖1A至圖1C，鏡面顯示器1包括發光二極體基板10以及反光基板20。發光二極體基板10重疊於反光基板20。

發光二極體基板10包括電路基板CB、發光二極體410、介電層200以及第一反射層300。在本實施例中，發光二極體基板10還包括第一連接結構402、第二連接結構404以及第一吸光層310。

電路基板CB包括基板100、緩衝層102、主動元件T、第一絕緣層110、第二絕緣層130、第一導電結構120、第一接墊142以及第二接墊144。

基板100之材質可為玻璃、石英、有機聚合物或不透光/反射材料(例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷或其他可適用的材料)或其他可適用的材料。若使用導電材料或金屬時，則在基板100上覆蓋一層絕緣層(未繪示)，以避免短路問題。

緩衝層102位於基板100的表面。主動元件T位於基板100之上。在本實施例中，主動元件T位於緩衝層102上。主動元件T包括通道層CH、閘極G、源極S與汲極D。閘極G重疊於通道層CH，且閘極G與通道層CH之間夾有閘絕緣層GI。層間介電層ILD覆蓋閘極G。源極S與汲極D位於層間介電層ILD上，且源極S與汲極D電性連接至通道層CH。

在一些實施例中，通道層CH為單層或多層結構，其包含非晶矽、多晶矽、微晶矽、單晶矽、有機半導體材料、氧化物半導體材料(例如：銦鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或是其他合適的材料、或上述材料之組合)或其他合適的材料或上述材料之組合。在一些實施例中，閘極G、源極S與汲極D包括金、銀、銅、鋁、鉬、鈦、鉭、其他金屬或前述金屬的合金或其他導電材料。

在本實施例中，主動元件T是頂部閘極型的薄膜電晶體，但本發明不以此為限。在其他實施例中，主動元件T也可以是底部閘極型薄膜電晶體、雙閘極型或其他類型的薄膜電晶體。

第一絕緣層110位於主動元件T以及層間介電層ILD之上。第一導電結構120位於第一絕緣層110之上，且透過第一絕緣層110中的導通孔而電性連接至主動元件T的汲極D。第一絕緣層110可以包括單層結構或多層結構。舉例來說，第一絕緣層110可以包括平坦層以及位於前述平坦層表面的緩衝層。

第二絕緣層130位於第一絕緣層110之上。第一接墊142以及第二接墊144位於第二絕緣層130之上。第一接墊142透過第二絕緣層130中的導通孔而電性連接至第一導電結構120，並透過第一導電結構120而電性連接至主動元件T的汲極D。第二絕緣層130可以包括單層結構或多層結構。舉例來說，第二絕緣層130可以包括平坦層以及位於前述平坦層表面的緩衝層。

介電層200位於電路基板CB之上。在本實施例中，介電層200位於第二絕緣層130上。在本實施例中，介電層200的第一面S1具有第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204，但本發明不以此為限。介電層200的第一面S1上之凹陷微結構的數量可以因應實際需求而進行調整。在一些實施例中，介電層200的材料包括有機材料或其他絕緣材料。

第一反射層300位於介電層200的第一面S1之上，且重疊於第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204。在一些實施例中，第一反射層300共形於第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204，因此第一反射層300具有對應於第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204的凹陷形狀。在一些實施例中，第一反射層300為金屬材質反射層，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第一反射層300的材料包括金屬，例如銀、鋁、鈦、鋁、銅或上述金屬的合金或上述金屬的堆疊層。

在一些實施例中，發光二極體410透過第一連接結構402與第二連接結構404而電性連接至電路基板CB。第一連接結構402電性連接發光二極體410至第一接墊142。第二連接結構404電性連接發光二極體410至第二接墊144。在本實施例中，發光二極體410可以包括任意形式的發光二極體，例如微型發光二極體(micro light-emitting diode)。在本實施例中，發光二極體410的兩個電極 (未繪出)分別電性連接至第一連接結構402與第二連接結構404，且透過第一連接結構402與第二連接結構404而分別電性連接第一接墊142與第二接墊144。第一連接結構402與第二連接結構404可以為單層或多層結構。在一些實施例中，第一連接結構402與第二連接結構404為銲料。

在一些實施例中，介電層200具有重疊於第一接墊142的第一通孔210以及重疊於第二接墊144的第二通孔220，且第一連接結構402與第二連接結構404分別位於第一通孔210以及第二通孔220中，且部分介電層200位於第一連接結構402與第二連接結構404之間。在其他實施例中，介電層200的一個通孔同時重疊於第一接墊142以及第二接墊144，且第一連接結構402與第二連接結構404位於介電層200的同一個通孔中。換句話說，在其他實施例中，第一連接結構402與第二連接結構404之間可以不具有介電層200。

在本實施例中，第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204位於發光二極體410的周圍。第一凹陷微結構202相較於第二凹陷微結構204更靠近發光二極體410。第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204上的第一反射層300有助於將發光二極體410所發出的大角度光線L1反射至反光基板20的透光區TA，藉此提升鏡面顯示器1的亮度。在一些實施例中，位於發光二極體410的其中一側的第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204的剖面形狀為非對稱的形狀，其中在這裡的非對稱指的是剖面圖中單一個凹槽的形狀為非對稱。在第一凹陷微結構202的剖面形狀中，在靠近發光二極體410的側壁202a的坡度比遠離發光二極體410的另一側壁202b的坡度更大。在第二凹陷微結構204的剖面形狀中，在靠近發光二極體410的一側壁204a的坡度比遠離發光二極體410的另一側壁204b的坡度更大。基於前述，第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204上的第一反射層300可以更佳的將發光二極體410所發出的大角度光線L1反射至反光基板20的透光區TA。

在一些實施例中，第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204為環形，且第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204環繞一個或多個發光二極體410。在一些實施例中，發光二極體410對應於第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204的中心點。在剖面圖中，第一凹陷微結構202對稱地設置於發光二極體410的兩側，且第二凹陷微結構204對稱地設置於發光二極體410的兩側。

在一些實施例中，一個第一凹陷微結構202與一個第二凹陷微結構204環繞單一個子畫素。在一些實施例中，一個第一凹陷微結構202與一個第二凹陷微結構204環繞由多個子畫素構成的一個畫素。

第一吸光層310位於電路基板CB之上。在本實施例中，第一吸光層310位於介電層200的第一面S1之上。在一些實施例中，第一吸光層310分離於第一反射層300。第一吸光層310與第一反射層300包括不同的材料。舉例來說，第一吸光層310包括黑色樹脂、黑色金屬或其他吸光材料。凹陷微結構202橫向地位於發光二極體410與第一吸光層310之間。第一吸光層310適用於減少不同畫素或不同子畫素之間彼此干擾的問題。

反光基板20包括透光區TA以及環繞透光區TA的反光區RA。透光區TA重疊於發光二極體410。在一些實施例中，反光基板20包括透明基板500、第二反射層510、第一緩衝層520、第一凸塊結構532、第二凸塊結構534、第三反射層540、第二緩衝層550以及第二吸光層560。

透明基板500之材質可為玻璃、石英、有機聚合物或其他合適的基板。第二反射層510位於透明基板500上，且位於反光區RA中。第二反射層510具有對應於透光區TA的第一透光孔512。第一透光孔512重疊於透光區TA。在本實施例中，反光基板20的透光區TA是由第一透光孔512所定義。

第一緩衝層520位於第二反射層510上。在一些實施例中，第一緩衝層520為透明或非透明材料。在一些實施例中，第一緩衝層520位於反光區RA，且不延伸至透光區TA，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一緩衝層520位於反光區RA與透光區TA中。第一凸塊結構532與第二凸塊結構534位於透明基板500與發光二極體基板10之間。在本實施例中，反光基板20中之凸塊結構的數量可以因應實際需求而進行調整。

第一凸塊結構532的凸面與第二凸塊結構534的凸面朝向發光二極體基板10。在一些實施例中，第一凸塊結構532與第二凸塊結構534位於第一緩衝層520上。第一凸塊結構532與第二凸塊結構534位於透光區TA周圍。在本實施例中，第一凸塊結構532與第二凸塊結構534為環形，且第一凸塊結構532與第二凸塊結構534環繞透光區TA。

第三反射層540位於第一緩衝層520、第一凸塊結構532與第二凸塊結構534上。第三反射層540共形於第一凸塊結構532與第二凸塊結構534，因此第三反射層540具有對應於第一凸塊結構532與第二凸塊結構534的凸起形狀。第一凸塊結構532與第二凸塊結構534位於第二反射層510與第三反射層540之間。第三反射層540具有對應於透光區TA的第二透光孔542。第三反射層540的第二透光孔542重疊於第二反射層510的第一透光孔512。

在一些實施例中，第一凸塊結構532與第二凸塊結構534上的第三反射層540有助於將發光二極體410所發出的光線L2反射至反光基板20的透光區TA，藉此提升鏡面顯示器1的亮度。

在一些實施例中，第二反射層510以及第三反射層540的材料包括金屬，例如銀、鋁、鈦、鉬、銅或上述金屬的合金或上述金屬的堆疊層。在一些實施例中，第一反射層300、第二反射層510以及第三反射層540包括相同或不同的反光材料。

第二緩衝層550位於第三反射層540上。在一些實施例中，第一緩衝層520為透明材料。在一些實施例中，第一緩衝層 520位於反光區RA，且不延伸至透光區TA，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第一緩衝層520與第二緩衝層550的材料例如包括銦鋅氧化物、銦錫氧化物或其他材料。

第二吸光層560位於第二緩衝層550上，且第二吸光層560重疊於第一吸光層310。在一些實施例中，第二吸光層560的材料包括黑色樹脂、黑色金屬或其他吸光材料。第二吸光層560適用於減少不同畫素或不同子畫素之間彼此干擾的問題。

圖2A至圖2F是圖1A的發光二極體基板10的製造方法的剖面示意圖。

請參考圖2A，於電路基板CB上形成介電材料層200’。介電材料層200’覆蓋第一接墊142以及第二接墊144。在本實施例中，介電材料層200’包括光阻。

請參考圖2B，藉由一次或多次的光罩製程圖案化介電材料層200’，以形成圖案化的介電材料層200”。在一些實施例中，前述光罩製程包括半色調光罩製程或灰階光罩製程。圖案化的介電材料層200”包括第一通孔210、第二通孔220、第一微結構202’以及第二微結構204’。第一通孔210以及第二通孔220分別重疊於第一接墊142以及第二接墊144，且第一通孔210以及第二通孔220暴露出第一接墊142以及第二接墊144。第一微結構202’包括傾斜側壁202a’以及階梯側壁202b’，其中傾斜側壁202a’相較於階梯側壁202b’更靠近第一通孔210以及第二通孔220。類似地，第二微結構204’包括傾斜側壁204a’以及階梯側壁204b’，其中傾斜側壁204a’相較於階梯側壁204b’更靠近第一通孔210以及第二通孔220。階梯側壁202b’以及階梯側壁204b’的階梯寬度、階梯數目與階梯高度可以依照實際需求而進行調整。

請參考圖2C，對圖案化的介電材料層200”執行熱處理以進一步固化圖案化的介電材料層200”，藉此獲得介電層200。在熱處理過程中，可能會因為圖案化的介電材料層200”的材料的流動而使傾斜側壁202a’、傾斜側壁204a’、階梯側壁202b’以及階梯側壁204b’趨於平滑，因此，熱處理過程後所得到的介電層200之第一凹陷微結構202的側壁202b與第二凹陷微結構204的側壁204b會較熱處理之前的階梯側壁202b’與階梯側壁204b’平滑。

請參考圖2D，形成第一吸光層310於介電層200的第一面S1上。在一些實施例中，形成第一吸光層310的方法包括：先沉積黑色金屬材料於介電層200上，接著藉由濕式蝕刻圖案化前述黑色金屬材料，以獲得第一吸光層310。

請參考圖2E，形成第一反射層300於介電層200的第一面S1上。在一些實施例中，形成第一反射層300的方法包括：先沉積反射金屬材料於介電層200與第一吸光層310上，接著藉由乾式蝕刻圖案化前述反射金屬材料，以獲得第一反射層300。在一些實施例中，在執行前述乾式蝕刻時，反射金屬材料與第一吸光層310具有不一樣的蝕刻速率。第一吸光層310選用不容易在前述乾式蝕刻中被移除的材料。因此，在圖案化前述反射金屬材料之後，可以保留第一吸光層310。

接著請參考圖2F，將發光二極體410電性連接至電路基板CB。舉例來說，藉由巨量轉移製程將發光二極體410轉移至電路基板CB上，接著再透過第一連接結構402以及第二連接結構404將發光二極體410電性連接至電路基板CB。

在本實施例中，介電層200的第一面S1的第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204並非凸起結構，因此第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204不容易在巨量轉移製程中碰觸到發光二極體410。換句話說，第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204不會對巨量轉移製程的良率造成負面影響。

圖3A至圖3D是圖1A的反光基板的製造方法的剖面示意圖。

請參考圖3A，形成第二反射層510與第一緩衝層520於透明基板500上。在一些實施例中，形成反射材料層與緩衝材料層於透明基板500上，接著透過蝕刻製程而圖案化反射材料層與緩衝材料層以形成第二反射層510與第一緩衝層520。在一些實施例中，第二反射層510與第一緩衝層520是藉由同一道蝕刻製程所定義，因此第二反射層510與第一緩衝層520具有相同的投影形狀。在其他實施例中，第二反射層510與第一緩衝層520藉由不同道蝕刻製程所定義，因此，第二反射層510與第一緩衝層520可以具有不同的投影形狀。

請參考圖3B，形成第一凸塊結構532與第二凸塊結構534於第一緩衝層520上。在一些實施例中，第一凸塊結構532與第二凸塊結構534包括固化的光阻材料，且形成第一凸塊結構532與第二凸塊結構534的方法包括微影製程，但本發明不以此為限。第一凸塊結構532與第二凸塊結構534也可以選用光阻材料以外的材料。

請參考圖3C，形成第三反射層540與第二緩衝層550於第一緩衝層520、第一凸塊結構532與第二凸塊結構534上。在一些實施例中，形成反射材料層與緩衝材料層於第一緩衝層520、第一凸塊結構532與第二凸塊結構534上，接著透過蝕刻製程而圖案化反射材料層與緩衝材料層以形成第三反射層540與第二緩衝層550。在一些實施例中，第三反射層540與第二緩衝層550是藉由同一道蝕刻製程所定義，因此第三反射層540與第二緩衝層550具有相同的投影形狀。在其他實施例中，第三反射層540與第二緩衝層550藉由不同道蝕刻製程所定義，因此，第三反射層540與第二緩衝層550可以具有不同的投影形狀。

請參考圖3D，形成第二吸光層560於第二緩衝層550上。在一些實施例中，形成第二吸光層560的方法包括：先沉積黑色金屬材料於第二緩衝層550上，接著藉由濕式蝕刻圖案化前述黑色金屬材料，以獲得第二吸光層560。

將圖2F所揭露的發光二極體基板10與圖3D所揭露的反光基板20組合在一起後，即可獲得圖1A所揭露的鏡面顯示器1。

圖4A是依照本發明的一實施例的一種鏡面顯示器的發光二極體基板的俯視示意圖。在此必須說明的是，圖4A的實施例沿用圖1A至圖1C的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖4A的發光二極體基板30與圖1B的發光二極體基板10的主要差異在於：圖1B的發光二極體基板10的第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204為矩形的環狀結構，而圖4A的發光二極體基板30的第一凹陷微結構202與第二凹陷微結構204為圓形的環狀結構。

圖4B是依照本發明的一實施例的一種鏡面顯示器的反光基板的仰視示意圖。在此必須說明的是，圖4B的實施例沿用圖1A至圖1C的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖4B的反光基板40與圖1C的反光基板20的主要差異在於：圖1C的反光基板20的第一凸塊結構532與第二凸塊結構534為矩形的環狀結構，而圖4B的反光基板40的第一凸塊結構532與第二凸塊結構534為圓形的環狀結構。

圖5A是依照本發明的一實施例的一種鏡面顯示器的剖面示意圖。圖5B是圖5A的鏡面顯示器的發光二極體基板的俯視示意圖。在此必須說明的是，圖5A和圖5B的實施例沿用圖1A至圖1C的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖5A與圖5B的鏡面顯示器2與圖1A的鏡面顯示器1的主要差異在於：圖5A與圖5B的鏡面顯示器2的第一凹陷微結構202並非環狀結構。

請參考圖5A與圖5B，鏡面顯示器2包括組合在一起的發光二極體基板50與反光基板60。發光二極體基板50包括電路基板CB、發光二極體410、介電層200、第一反射層300、第一連接結構402、第二連接結構404以及第一吸光層310。反光基板60包括透明基板500、第二反射層510、第一緩衝層520、第一凸塊結構532、第三反射層540、第二緩衝層550以及第二吸光層560。

發光二極體基板50的多個第一凹陷微結構202位於發光二極體410周圍。在本實施例中，多個第一凹陷微結構202為點狀分布。

在一些實施例中，位於發光二極體410的其中一側的第一凹陷微結構202的剖面形狀為非對稱的形狀，其中在這裡的非對稱指的是剖面圖中單一個凹槽的形狀為非對稱。在第一凹陷微結構202的剖面形狀中，在靠近發光二極體410的側壁202a的坡度比遠離發光二極體410的另一側壁202b的坡度更大。

綜上所述，藉由凹陷微結構與凸塊結構的設置，鏡面顯示器可以具有較高的發光效率。

1:鏡面顯示器

10:發光二極體基板

20:反光基板