TWI810507B - 發光薄膜、發光陣列薄膜、微發光二極體陣列與其製法 - Google Patents

發光薄膜、發光陣列薄膜、微發光二極體陣列與其製法 Download PDF

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Abstract

本發明實施例提供發光薄膜、發光陣列薄膜、微發光二極體陣列與其製造方法。在一個實施例中，在基板上形成磊晶層，以及在磊晶層上形成薄膜轉換層。可透過微影製程(lithography)定義畫素，畫素的尺寸可以非常小。此製造方法不需要巨量轉移。所製作的發光薄膜及薄膜轉換層為均質薄膜，並且不溶解於水，可抵禦水氣從而節省製程步驟。

Description

發光薄膜、發光陣列薄膜、微發光二極體陣列與其製法
本發明是關於一種發光薄膜、發光陣列薄膜、微發光二極體陣列與其製法。
微發光二極體(microLED)，也稱為「mLED」或「μLED」，是一種新興的平板顯示技術。微發光二極體顯示器由形成個別畫素的微發光二極體陣列組成。與廣泛使用的液晶顯示(LCD)技術相比，微發光二極體顯示器可提供更好的對比度、反應時間，以及能源效率。
與傳統LCD系統相比，有機發光二極體(OLED)和微發光二極體都能大大降低能耗。與OLED不同，微發光二極體基於傳統的氮化鎵(GaN)發光二極體技術，其提供比OLED產品高得多的總亮度，高達30倍，以及更高效率(lux/W)。
一般LED的晶粒尺寸介於200至300微米(micrometer,μm)，次毫米發光二極體(Mini LED)的晶粒尺寸約介於75至300微米，而微發光二極體(Micro LED)則是約75微米以下。
在微發光二極體顯示器的生產過程中，必須將厚度約4~5μm磊晶層用物理或化學機制剝離(Lift-off)，移植至電路基板上。目前μLED最大的生產挑戰就在於如何把巨量的微米等級的磊晶層，透過高準度的裝置，將之佈置在目標基板或者電路上，而此一程序被稱為巨量轉移(Mass Transfer)。
以一個4K電視為例，需要轉移的晶粒就高達2400萬顆，即使一次轉移1萬顆，也需要重複2400次。巨量轉移的良率與效率具備很高的技術難度。
本發明是關於一種發光薄膜、發光陣列薄膜、微發光二極體陣列與其製法。
在一個實施例中，一種發光薄膜包括一或多種發光材料以及一高分子聚合物。每個該發光材料可吸收光子或電磁波後再重新輻射出光子或電磁波。該高分子聚合物可消除該一或多種發光材料形成薄膜後的晶粒邊界及光散射。該發光薄膜為不具有該一或多種發光材料晶粒邊界的均質膜，並且不溶解於水。
在一個實施例中，一種微發光二極體陣列，包含一基板、複數個磊晶層、複數個第一薄膜轉換層、複數個第二薄膜轉換層。該些磊晶層位於該基板上，用以發出第一顏色的光。該些第一薄膜轉換層分別形成在該些磊晶層的複數個第一上表面上。該些第二薄膜轉換層分別形成在該些磊晶層的複數個第二上表面上。其中，每個該第一薄膜轉換層與該第二薄膜轉換層包含一或多種發光材料以及一高分子聚合物。每個發光材料可吸收該第一顏色的光後再重新發出另一種顏色的光。該高分子聚合物可消除該一或多種發光材料形成薄膜後的晶粒邊界及光散射。該些第一與第二薄膜轉換層為不具有該一或多種發光材料晶粒邊界的均質膜，並且不溶解於水。
1:發光陣列薄膜的製作方法
10:基板
11:發光膜
12:保護層
13:光阻層
20:基板
21:磊晶層
21a:第一上表面
21b:第二上表面
21c:第三上表面
22:第一遮罩
22a:開口
23:第一薄膜轉換層
24:保護層
25:第二遮罩
25a:開口
26:第二薄膜轉換層
27:第三薄膜轉換層
28:遮光層
29:反射層
202:凹槽
圖1為根據本發明一實施例所提供一種發光陣列薄膜的製作方法示意圖。
圖2A至圖2F為示意圖，顯示根據本發明一實施例的一種微發光二極體陣列的製造方法。
圖3A顯示根據本發明另一實施例的微發光二極體陣列。
圖3B顯示根據本發明另一實施例的微發光二極體陣列。
圖3C顯示根據本發明另一實施例的微發光二極體陣列。
圖3D顯示根據本發明另一實施例的微發光二極體陣列。
圖4A至圖4D顯示根據本發明實施例的發光薄膜，改變其膜厚以及有機發光材料的濃度，所得發光薄膜的穿透、反射，以及吸收光譜。
圖5顯示根據本發明實施例所製作紅光薄膜的穿透、反射，以及吸收光譜。
圖6A至圖6C顯示根據本發明實施例的發光薄膜，改變機發光材料的濃度，所得發光溶液與發光薄膜的激發與發射光譜。
圖7A和圖7B為根據本發明實施例所製作的發光薄膜以及薄膜轉換層的剖面及俯視掃描電子顯微鏡圖。
以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地實行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的了解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的程序步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。
在本發明的一些實施例中，一種發光薄膜包含一或多種發光材料以及一高分子聚合物。較佳的，所述發光薄膜是以溶液法製成，該發光材料與高分子聚合物被溶於溶劑中以形成一發光溶液。接著發光溶液被形成於一基板上，發光溶液乾燥(移除溶劑)後即可形成一發光薄膜於基板上，該高分子聚合物可使得發光薄膜中的發光材料維持在發光溶液中的發光特性，或者，該高分子聚合物可消除該一或多種發光材料於形成薄膜後的光散射特性。根據上述方法所製作的發光薄膜，其具備著良好的成膜性並且無發光材料的晶粒邊界，為均質薄膜。在較佳實施例中，該發光薄膜不溶解於水。
在本發明中，上述一或多種發光材料為光致發光材料，其吸收光子(或電磁波)後重新輻射出光子(或電磁波)。根據本發明實施例，一或多種發光材料可以是有機材料或者無機材料。
在一實施例中，發光材料為無機材料，例如氧化鋅。
在一實施例中，發光材料為非稀土元素，並且是有機染料。所述基體使該有機染料保有在溶液態時的極性，進一步保留其吸收及放光波長。
在一些實施例中，該高分子聚合物例如但不限於DILATED CARDIOMYOPATHY 2(DCM2)、DCJTB、DCQTB、C545T等有機染料。有機染料DCM2的中文名稱為(4-(雙氰基甲烯基)-2-甲基-6-(對-咧啶基苯乙烯基)-4H-呱哢))；英文名稱為2{4-dicyanomethylene-2-methyl-6-[2-(2,3,6,7-tetrahydro1H,5H-benzo[i,j]quinolizin-8-yl)vinyl]-4H-pyran}。有機染料C545T的中文名稱為10-(2-苯並噻唑基)-2,3,6,7-四氫-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-(1)苯並吡喃並吡喃並(6,7-；10-(2-苯並噻唑)-2,3,6,7-四氫基-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-[1]苯並吡喃基[6,7,8-IJ]喹嗪-11-酮；英文為10-(2-Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7-8-I,j)quinolizin-11-one。有機染料DCJTB的中文為2-叔丁基 -4-(二氰基亞甲基)-6-[2-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃；英文為2-tert-Butyl-4-(dicyanomethylene)-6-[2-(1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl)vinyl]-4H-pyran。有機染料DCQTB的英文為(E)-2-(2-tert-Butyl-6-(2-(2,6,6-trimethyl-2,4,5,6-tetrahydro-1H-pyrrolo[3,2,1-ij]quinolin-8-yl)vinyl)-4H-pyran-4-ylidene)malononitrile。
在一些實施例中，該溶劑例如但不限於甲醇、乙醇、氯仿、四氫呋喃、二氯甲烷，及/或其他可以溶解該一或多種有機染料及該高分子聚合物的溶劑。
在一些實施例中，所述高分子聚合物包含聚乙烯醇縮丁醛(poly(vinyl butyral)；PVB)、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇縮乙醛、甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸共聚物、聚氯乙烯、聚乙烯咔唑、聚苯乙烯，或聚苯醚碸。
在本發明的一些實施例中，提供一種發光陣列薄膜。圖1例示根據本發明實施例一種發光陣列薄膜的製作方法1。
首先，將適量的乙醇、甲醇、四氫呋喃中的一或多種作為溶劑加入一個含有磁石攪拌子的樣品罐中。在本例中，使用四氫呋喃作為溶劑。
接著，取大約1至10mg之DCM2、DCJTB、DCQTB中的一或多種螢光染料溶解在上述樣品罐中。在本例中，使用DCM2作為有機染料。
接著，將1至2g的PVB加入上述樣品罐中。並將上述樣品罐放置於烤盤(hotplate)上，攪拌30至40分鐘，使上述螢光染料以及PVB完全溶解於所述溶劑，形成一發光溶液。
如圖1的步驟(a)所示，將基板10(例如玻璃片)分別以丙酮、IPA、去離子水分別震洗5分鐘，再放入烘箱乾燥。
如圖1的步驟(b)所示，接著，將清潔後的基板10放置在旋塗機之基座上並以真空吸附，以滴管取樣品罐內的發光溶液均勻塗抹在玻璃片上。接著，設定旋塗機的參數，先以初轉2500rpm旋塗10秒，再以末轉6000rpm旋塗40秒，以形成發光膜11在基板10上。旋塗完成後，破真空，取下基板10。接著，將基板10放置於烤盤(hotplate)上以100℃加熱半小時，再將基板10取下。
如圖1的步驟(c)所示，接著，把基板10放入電子束蒸鍍機中以電子槍(E-gun)在發光膜11上蒸鍍上一層保護層12，例如200nm厚的SiO2保護層，其中蒸鍍壓力為5×10-6torr，蒸鍍速率(plating rate)依照保護層12的成長厚度分別為：0.1A(1~5nm)；0.5A(5~20nm)；1.0A(20~100nm)；1.5A(100~180nm)；0.5A(180~200nm)。
如圖1的步驟(d)所示，接著，將鍍完保護層12的基板10以初轉1000rpm 10秒，末轉4000rpm 40秒塗上光阻層13，例如S1813正光阻，並放於烤盤(hotplate)上加熱3分鐘將溶劑蒸散。
如圖1的步驟(e)所示，接著，將塗佈上光阻13的樣品進行曝光與顯影的程序，以圖案化光阻層13，其中曝光時間為20秒，顯影時間則因陣列大小不同而有所差異，約為8至20秒之間。
如圖1的步驟(f)所示，曝光顯影後，將基板10放入反應離子刻蝕(RIE)機中進行蝕刻，首先須將SiO2保護層12蝕刻掉，其蝕刻參數為：氣體與流量：CHF3(30sccm)；腔體壓力：1.3pa；RF power：100W；蝕刻時間：30mins。
如圖1的步驟(g)所示，接續蝕刻以移除圖案化的光阻層13與以及未被圖案化光阻層13所遮蔽的發光層11，其蝕刻參數為：氣體與流量：O2(50sccm)；腔體壓力：13.3pa；RF power：100W；蝕刻時間：30mins，由此便完成紅色螢光陣列的製作。本實施例所製作的紅色螢光陣列薄膜不溶解於水。
如圖1的步驟(h)所示，可繼續蝕刻以移除發光層11陣列上的保護層12。此步驟可以省略，亦即，可以保留發光層11陣列上的保護層12。
圖2A至圖2F為示意圖，顯示根據本發明一實施例的一種微發光二極體陣列的製造方法。
參見圖2A，提供一基板20。基板20可包含，但不限於，藍寶石基板、玻璃基板、矽基板、碳化矽基板、塑膠基板或其他半導體基板。可利用本領域熟知的正常程序清潔基板10。
參見圖2B，以一磊晶程序，例如，有機金屬氣相沉積(MOCVD)法，形成複數個磊晶層21於基板20的上表面。可透過一遮罩(未圖示)，將這些磊晶層21形成在基板20預訂形成畫素的位置上。磊晶層21可發出第一顏色的光。
參見圖2C，一定義有複數個開口22a的第一遮罩22，被形成或設置於磊晶層21上，以選擇性地暴露出磊晶層21的第一上表面21a。第一遮罩22可以是一圖案化(patterned)的光阻層，或者，也可以是其他的光阻材料，例如，二氧化矽(silicon dioxide)等。以圖案化的光阻層為例，其可利用一習知技術，例如光學微影(photolithography)或電子束微影(electron-beam lithography)形成。例如，先將一光阻層塗佈在磊晶層21上，藉由曝光至一適當光源，將一圖案轉移至該光阻層，藉此定義開口22a。
在一個實施例中，將S1813光阻塗佈在磊晶層21上，接著以115℃進行軟烤，時間3分鐘。接著，將光阻進行曝光，時間18秒。接著，將基板20浸入顯影劑MF-319中12秒，再浸入去離子水3至5秒。接著，將基板20乾燥後，以125℃進行硬烤，時間為1分鐘。接著，以反應式離子蝕刻，設定功率(RF power)為100W、使用氣體O2對光阻進行乾蝕刻而形成開口22a。
參見圖2D，形成第一薄膜轉換層23於磊晶層21的第一上表面21a上。如果第一遮罩22為光阻，可在形成第一薄膜轉換層23後，再形成一保護層24於第一薄膜轉換層23上。保護層24可以是二氧化矽，可使用電子槍(E-gun)蒸鍍系統蒸鍍。接著，將第一遮罩22移除或利用反應離子蝕刻去除。
參見圖2E，一定義有複數個開口25a的第二遮罩25，被形成或設置於磊晶層21上，以選擇性地暴露出磊晶層21的第二上表面21b。第二遮罩25可以是一圖案化(patterned)的光阻層，或者，也可以是其他的光阻材料，例如，二氧化矽等。以圖案化的光阻層25為例，其可利用一習知技術，例如光學微影或電子束微影形成。例如，先將一光阻層塗佈在磊晶層21上，藉由曝光至一適當光源，將一圖案轉移至該光阻層，藉此定義開口25a。
在一實施例中，將S1813光阻塗佈在磊晶層21上，接著以115℃進行軟烤，時間3分鐘。接著，將光阻進行曝光，時間18秒。接著，將基板10浸入顯影劑MF-319中12秒，再浸入去離子水3至5秒。接著，將基板20乾燥後，以125℃進行硬烤，時間為1分鐘。接著，以反應式離子蝕刻，設定功率(RF power)為100W、使用氣體O2對光阻進行乾蝕刻而形成開口25a。
參見圖2F，形成第二薄膜轉換層26於磊晶層21的第二上表面21b上。接著，將第二遮罩25移除或利用反應離子蝕刻去除。
本發明的薄膜轉換層，例如第一薄膜轉換層23與第二薄膜轉換層24，即先前實施例所述的發光薄膜或發光陣列薄膜。較佳的，薄膜轉換層是以溶液法製成。首先，發光材料與高分子聚合物被溶於溶劑中以形成一發光溶液。接著發光溶液被形成於所需位置，例如第一上表面21a或第二上表面21b上。發光溶液乾燥(移除溶劑)後即可形成第一薄膜轉換層23於第一上表面21a或形成第二薄膜轉換層26於第二上表面21b上。上述一或多種發光材料為有機光致發光材料，其吸收第一顏色的光後重新發出另一種顏色的光。較佳地，發光材料為非稀土元素的有機染料。
在一些實施例中，該有機染料與該高分子聚合物的重量比例為1：200~1：20000。在一些實施例中，將發光溶液形成於所需位置，例如第一上表面21a或第二上表面21b上的方法包含旋轉塗佈、浸漬塗佈、噴墨印刷、網版印 刷、或刮刀塗佈等。在一實施例中，以旋轉塗佈將發光溶液形成於所需位置上，旋塗時間為10秒至3分鐘。接著，使該溶劑自該發光溶液中移除，以形成薄膜轉換層，例如第一薄膜轉換層23或第二薄膜轉換層26。移除溶劑的方法，可以為自然乾燥，但不限定於此。當溶劑移除後，即形成第一薄膜轉換層23或第二薄膜轉換層36。
在圖2A至2F的實施例中，磊晶層11可發藍色的光。第一薄膜轉換層23吸收磊晶層21所發出的藍色光後，再重新發出綠色光，而第二薄膜轉換層26吸收磊晶層21所發出的藍色光後，再重新發出紅色光。然而，本發明的實施方式，並不限定於此。
以下例示一種製備第一薄膜轉換層23的實施例。
首先，將有機染料C545T溶於一適當溶劑，在本實施例為乙醇。在其他實施例，也可使用其他可溶解C545T的溶劑。
接著，將上述溶液攪拌30分鐘至有機染料C545T溶解均勻，形成一種可發綠光的溶液。接著，將一成膜性高的高分子聚合物，聚乙烯醇縮丁醛(PVB)溶於上述的溶液中。
接著，將一烤盤加熱至60度C。以烤盤加熱上述溶液，並將上述溶液攪拌30分鐘至高分子聚合物PVB溶解均勻。
接著，將上述可發綠光的發光溶液旋塗在所需位置，例如第一上表面21a上，以500rpm至9000rpm轉速進行，時間10秒。
接著，將基板20放置於大氣下，溶劑由發光溶液中揮發後，即可慢慢乾燥成膜，形成一可發綠光的第一薄膜轉換層23。最後，可於第一薄膜轉換層23的表面旋塗上保護層24。
關於製備第二薄膜轉換層26，可參考前述的發光陣列薄膜的製作。
雖然本發明上述實施例僅例示可發出單一波長範圍(單一顏色)光的薄膜轉換層。但在其他實施例中，所添加的有機染料可以為兩種以上，使得所製備的薄膜轉換層可發出兩種波長範圍(兩種顏色)以上的光。
熟悉本領域技藝人士，可針對圖2A至2F的實施例，做各種修飾、替換，或變更，而這些修飾、替換，或變更都屬於本發明的範疇。
圖3A顯示根據本發明另一實施例的微發光二極體陣列。在本實施例，於圖2A至2F所示的發光二極體陣列的製造過程中，還包含於磊晶層21及薄膜轉換層23/26的周邊形成遮光層28(black matrix)。遮光層28的材質可以是金屬，例如鉻。
在一個實施例中，於圖2F所示的發光二極體陣列完成後，製作一遮光層28，方法如下。使用旋轉塗佈機將光阻NR9塗佈於圖2F所示的發光二極體陣列上，並使用130℃軟烤1分鐘後曝光10秒，之後使用115℃進行曝後烤1分鐘，再使用顯影劑RD6進行顯影約4s以製作用於形成遮光層28的圖案化光阻層。接著，利用上述圖案化光阻層，以電子槍(E-gun)使用蒸鍍速率：0.1A(1~5nm)；0.5A(5~20nm)；1.0A(20~45nm)鍍上厚度45nm的鉻。最後，使用丙酮洗掉磊晶層21上方的光阻層(連同其上方的鉻)，即完成遮光層28的製作。
圖3B顯示根據本發明另一實施例的微發光二極體陣列。在本實施例，於圖2A至2F所示的發光二極體陣列的製造過程中，還包含於磊晶層21及薄膜轉換層23/26的周邊形成反射層29，並且在反射層29的上方形成遮光層28。反射層29的材質可以是金屬，例如銀。較佳者，於第一薄膜轉換層23形成後，即可在其周邊形成反射層29。之後，於第二薄膜轉換層24形成後，在其周邊形成反射層29。以及，可在第一薄膜轉換層23形成之前或之後，於藍畫素的磊晶層21的周邊形成反射層29。可使用電子槍(E-gun)蒸鍍反射層29。例如，於第一薄膜轉換層23形成後，以曝光及顯影步驟製作圖案化的光阻保護層(例如使用 S1813正光阻)，接著使用斜向蒸鍍的方式蒸鍍銀，以形成反射層29。並可於反射層29的上方蒸鍍遮光層28。在一些實施例中，反射層29為金屬反射層，其材料包含鋁、鋁合金、金、銀、銅、白金、鈦，或上述材料的組合。在一些實施例中，反射層29為多層結構的分散式布拉格反射層(distributed Bragg reflector)，其材料包含SiO2/TiO2(二氧化鈦)、SiO2/Si3N4(氮化矽)、SiO2/HfO2(二氧化鉿)、SiO2/ZrO2(二氧化鋯)，及/或SiO2/Y2O3(氧化釔)。
圖3C顯示根據本發明另一實施例的微發光二極體陣列。在此實施例中，磊晶層21發出紫外光，而複數個第三薄膜轉換層27被形成在磊晶層21的複數個第三上表面21c上，第一、第二、第三薄膜轉換層吸收紫外光後，再分別發出另一種顏色的光，例如綠光、紅光、藍光。在另一個實施例中，還包含複數個第四薄膜轉換層被形成在該些磊晶層的複數個第四上表面上。在一個實施例中，磊晶層21及/或至少一個薄膜轉換層可以先整體地形成在基板20的表面上，之後再以微影製程(lithography)加以圖案化來定義畫素。在本實施例中，磊晶層21及薄膜轉換層23/26/27的周邊也可以形成前述的遮光層28或者反射層29與遮光層29。
圖3D顯示根據本發明另一實施例的微發光二極體陣列。本實施例與圖2A至2F實施例的差別在於，基板20具有複數個凹槽202。凹槽202可以是矩形，也可以是如圖所示的梯形，其中梯形的上底的長度可大於下底的長度。複數個磊晶層21分別被形成於凹槽202內；例如，形成於梯形凹槽202的下底。此外，可於凹槽202的側面，例如以蒸鍍的方式，形成反射層29。在另一個實施例中，梯形凹槽202的下底的磊晶層21的周邊也被鍍上反射層29。接著，依序形成第一薄膜轉換層23以及第二薄膜轉換層26於對應畫素的凹槽202內。與前述實施例的不同處在於，發光溶液可利用噴塗或者滴入的方式注入凹槽內，使其乾燥後即可形成第一薄膜轉換層23或第二薄膜轉換層26。以及，可以在形成第一 薄膜轉換層23及第二薄膜轉換層26之前或之後，於凹槽202的周圍形成遮光層28。
圖4A與圖4B顯示在製作紅光薄膜時，當螢光粉的量固定為4.5mg，旋塗1至3層(1-3 layer)的穿透(T%)、反射(R%)，以及吸收(abs%)光譜。旋塗一層的厚度約為10nm。從圖中可以觀察出反射幾乎不受到發光薄膜厚度變化的影響。圖4C與圖4D顯示在製作紅光薄膜時，當僅改變螢光粉的量為4.5mg、11mg，以及16mg，發光膜的穿透(T%)、反射(R%)，以及吸收(abs%)光譜。
表1為在製作紅光薄膜時，同時改變螢光粉的濃度以及發光膜的厚度後，比較發光膜的吸收率。如圖4A至4D所示，紅光薄膜在460nm至530nm的之間的吸收率可大於50%。
Figure 109146589-A0305-02-0014-1
圖5顯示純PVB薄膜的穿透(T%)、反射(R%)，以及吸收(abs%)光譜。如圖5所示，PVB薄膜在波長350nm至800nm的範圍，其穿透率皆為90%以上。因此，利用PVB製作發光薄膜時，PVB不會影響螢光材料對於光源(例如藍光)的吸收。
圖6A至6C顯示在製作紅光薄膜時，當僅改變螢光粉的量為4mg、4.5mg，以及5mg，以藍光(460nm)作為光源(激發光)照射發光溶液所獲得的發射光譜。照光時間皆為100ms。圖6A至6C樣品的量子效率(QE)分別為81.9%、90.0%、83.2%。
圖7A和圖7B為根據本發明實施例所製作的發光薄膜以及薄膜轉換層的剖面及俯視掃描電子顯微鏡圖。如圖7A和7B所示，本發明所製作的發光薄膜以及薄膜轉換層不具有發光材料的晶粒邊界。傳統螢光材料於製作發光二極體顯示器時，由於所製成薄膜具有發光材料的晶粒邊界，導致單位畫素的尺寸無法太小。例如，若螢光材料的平均晶粒尺寸為10μm，由於晶粒尺寸不一，為使個別畫素的亮度均勻，必須提高每個畫素含有螢光材料的顆粒數，例如100顆；如此，造成單位畫素的尺寸較大，通常會大於100μm。
相較之下，本發明所製的薄膜轉換層，由於其不具有晶粒邊界，為一個均質連續膜，因此單位畫素的尺寸(即磊晶層的尺寸)不會受限於平均亮度而可以自行定義。在一些實施例中，單位畫素的尺寸≦75μm。在一些實施例中，單位畫素的尺寸≦15μm。在一些實施例中，單位畫素的尺寸≦10μm。在一些實施例中，單位畫素的尺寸介於1μm至10μm。在一些實施例中，單位畫素的尺寸≦5μm。
此外，由於本發明的薄膜轉換層不具有發光材料的晶粒邊界，為一個連續膜。因此可以配合傳統的微影製程(lithography)加以圖案化來定義畫素。或者，本案的薄膜轉換層可以直接形成在磊晶層的第一上表面、第二上表面，及/或第三上表面上。如此，本發明微發光二極體陣列的製法，不需要巨量轉移，可大幅提升良率，並省下大量的時間。另外，本發明實施例所製備的發光膜、發光陣列薄膜，以及薄膜轉換層不溶解於水，在其製造過程中可達到良好的水氣抵禦效果，可節省製程中所需要的防護步驟及/或防護結構，並且能增加最終產品的應用性以及可靠性。
上述本發明之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟悉此技藝之人士能了解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本 發明之專利範圍，即凡其它未脫離本發明所揭示之精神所完成之等效的各種改變或修飾都涵蓋在本發明所揭露的範圍內，均應包含在下述之申請專利範圍內。
1:發光陣列薄膜的製作方法
10:基板
11:發光膜
12:保護層
13:光阻層

Claims (16)

  1. 一種發光薄膜，包括：一或多種發光材料，每個該發光材料可吸收光子或電磁波後再重新輻射出光子或電磁波，該一或多種發光材料包含一或多種有機染料；以及一高分子聚合物，使消除該一或多種發光材料形成薄膜後的晶粒邊界及光散射；其中該發光薄膜為不具有該一或多種發光材料晶粒邊界的均質膜，並且不溶解於水；該高分子聚合物包含聚乙烯醇縮丁醛。
  2. 如請求項1之發光薄膜，其中該發光薄膜在波長460nm至530nm範圍的吸收率
    Figure 109146589-A0305-02-0018-2
    50%。
  3. 一種微發光二極體陣列，包含：一基板；複數個磊晶層，位於該基板上，用以發出第一顏色的光；複數個第一薄膜轉換層，分別形成在該些磊晶層的複數個第一上表面上；以及複數個第二薄膜轉換層，分別形成在該些磊晶層的複數個第二上表面上；其中，每個該第一薄膜轉換層與該第二薄膜轉換層包含：一或多種發光材料，每個發光材料可吸收該第一顏色的光後再重新發出另一種顏色的光，該一或多種發光材料包含非稀土元素的有機染料；以及一高分子聚合物，使消除該一或多種發光材料形成薄膜後的晶粒邊界及光散射； 其中該些第一薄膜轉換層以及該些第二薄膜轉換層為均質膜，不具有該一或多種發光材料晶粒邊界，並且不溶解於水；該高分子聚合物包含聚乙烯醇縮丁醛。
  4. 如請求項第3項的微發光二極體陣列，其中每個該磊晶層定義一個畫素，其尺寸≦75μm。
  5. 如請求項第3項的微發光二極體陣列，更包含複數個第三薄膜轉換層分別形成在該些磊晶層的複數個第三上表面上。
  6. 如請求項第3項的微發光二極體陣列，更包含一遮光層，該遮光層位於該些磊晶層、該些第一薄膜轉換層，以及該些第二薄膜轉換層的周邊。
  7. 如請求項第3項的微發光二極體陣列，更包含：一反射層，位於該些磊晶層、該些第一薄膜轉換層，以及該些第二薄膜轉換層的周邊；以及一遮光層，位於該反射層上。
  8. 如請求項第3項的微發光二極體陣列，其中該基板包含複數個凹槽，該些磊晶層、該些第一薄膜轉換層、該些第二薄膜轉換層分別位於該些凹槽內。
  9. 如請求項第8項的微發光二極體陣列，其中該些凹槽為矩形。
  10. 如請求項第8項的微發光二極體陣列，其中該些凹槽為梯形，其中梯形的下底的長度小於梯形的上底的長度，該些磊晶層位於該些梯形凹槽的下底。
  11. 如請求項第8項的微發光二極體陣列，其中每個該凹槽的側壁更包含一反射層。
  12. 如請求項第8項的微發光二極體陣列，其中該反射層為金屬反射層，其材料包含鋁、鋁合金、金、銀、銅、白金、鈦，或上述材料的組合。
  13. 如請求項第8項的微發光二極體陣列，其中該反射層為多層結構的分散式布拉格反射層，其材料包含SiO2/TiO2(二氧化鈦)、SiO2/Si3N4(氮化矽)、SiO2/HfO2(二氧化鉿)、SiO2/ZrO2(二氧化鋯)，及/或SiO2/Y2O3(氧化釔)。
  14. 如請求項第8項的微發光二極體陣列，更包含一遮光層，該遮光層位於該些凹槽的周邊。
  15. 如請求項第3項的微發光二極體陣列，其中該高分子聚合物使該有機染料保有在溶液態時的極性，進一步保留其吸收及放光波長。
  16. 如請求項第3項的微發光二極體陣列，其中該有機染料包含C545T、DCJTB、DCM2，或DCQTB。
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