TWI818464B - 色彩轉換層之印刷製程 - Google Patents

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Abstract

一種製造多色顯示器之方法包括經由第一遮罩中之孔隙將第一可光固化流體施配至顯示器中之第一複數個阱中。啟動第一複數個發光二極體以照明並固化第一可光固化流體以在第一複數個發光二極體中的每一者之上形成第一色彩轉換層，且移除第一可光固化流體之未固化剩餘部分。經由第二遮罩中之孔隙將第二可光固化流體施配至顯示器中之第二複數個阱中。啟動第二複數個發光二極體以照明並固化第二可光固化流體以在第二複數個發光二極體中的每一者之上形成第二色彩轉換層。移除第二可光固化流體之未固化剩餘部分。

Description

色彩轉換層之印刷製程
本揭示案大體係關於微型LED顯示器的製造，且特定言之係關於用於使用遮罩來印刷色彩轉換層之技術。
發光二極體(light emitting diode; LED)面板使用LED之陣列，其中個別LED提供可單獨控制之像素元件。此種LED面板可用於電腦、觸控式面板設備、個人數位助理(personal digital assistant; PDA)、蜂巢式電話、電視監控器及其類似者。
與有機發光二極體(organic light emitting diode; OLED)相比較而言，使用基於Ⅲ-Ⅴ族半導體技術之微米級LED（亦稱為微型LED）的LED面板將具有多種優勢，例如，更高的能量效率、亮度及壽命。微型LED可在顯示器堆疊中具有更少材料層，此可簡化製造。然而，製造微型LED面板存在挑戰。具有不同色彩發射（例如，紅色、綠色及藍色像素）之微型LED需要經由單獨的製程在不同基板上製造。將多種色彩之微型LED元件整合至單個面板上需要拾取與放置步驟，以將微型LED元件自其原始供體基板移送至目的地基板。此時常涉及修改LED結構或製造製程，諸如，引入犧牲層以便於模具釋放。另外，對放置精度之嚴格要求（例如，小於1 μm）限制了處理量、最終良率或該兩者。
繞過該拾取與放置步驟之替代方法為在製造有單色LED製造之基板上的特定像素位置處選擇性地沉積色彩轉換劑（例如，量子點、奈米結構、螢光材料或有機物質）。單色LED可產生相對短波長的光（例如，紫光或藍光），且色彩轉換劑可將此短波長的光轉換成更長波長的光（例如，用於紅色或綠色像素之紅光或綠光）。
在一個態樣中，一種製造多色顯示器之方法包括經由第一遮罩中之第一複數個孔隙將第一可光固化流體施配至顯示器中之第一複數個阱中。該顯示器具有背板及在相應阱中與該背板之背板電路系統電整合在一起之發光二極體的陣列。第一可光固化流體包括第一色彩轉換劑。啟動發光二極體的該陣列中之第一複數個阱中的第一複數個發光二極體，以照明並固化第一可光固化流體以在第一複數個發光二極體中的每一者之上形成第一色彩轉換層，以便將來自第一複數個發光二極體之光轉換成第一色彩之光。移除第一可光固化流體之未固化剩餘部分。經由第二遮罩中之第二複數個孔隙將第二可光固化流體施配至顯示器中之第二複數個阱中。第二可光固化流體包括第二色彩轉換劑，且第二遮罩包括佈置在第二遮罩上之第二複數個特徵孔。啟動發光二極體的該陣列中之第二複數個阱中的第二數個發光二極體，以照明並固化第二可光固化流體以在第二複數個發光二極體中的每一者之上形成第二色彩轉換層，以便將來自第二複數個發光二極體之光轉換成不同的第二色彩之光。移除第二可光固化流體之未固化剩餘部分。
在另一態樣中，一種微型LED顯示器包括背板；複數個擋光壁，安置在該背板上用於形成複數個壁；發光二極體的陣列，在相應阱中與該背板之背板電路系統電整合在一起；及第一色彩轉換結構，安置在來自發光二極體的該陣列之第一複數個發光二極體中的每一者之上。該第一色彩轉換結構包括多孔的第一主體層，其具有至少部分地被光固化之第一色彩轉換劑填充的孔，以將來自第一複數個發光二極體之光轉換成第一色彩之光。
在另一態樣中，一種製造多色顯示器之方法包括在顯示器之上形成主體基質，該顯示器具有背板及與該背板之背板電路系統電整合在一起之發光二極體的陣列。該主體基質對紫外線光敏感且用以在暴露於該等發光二極體之光時生成內部多孔結構。啟動第一複數個阱中之第一複數個發光二極體，以照明主體基質之在第一複數個發光二極體之上的一部分，以導致主體基質的該部分生成內部多孔結構。施配包括第一色彩轉換劑之第一可光固化流體。啟動第一複數個阱中之第一複數個發光二極體，以照明並固化該第一可光固化流體以在第一複數個發光二極體中的每一者之上形成第一色彩轉換層，以便將來自第一複數個發光二極體之光轉換成第一色彩之光。移除第一可光固化流體之未固化剩餘部分。
在另一態樣中，一種製造多色顯示器之方法包括在顯示器之上形成正性光阻層，該顯示器具有背板及與該背板的背板電路系統電整合在一起之發光二極體的陣列；啟動第一複數個阱中之第一複數個發光二極體，以暴露該正性光阻層之在第一複數個發光二極體之上的第一部分；藉由顯影劑處理正性光阻層以移除正性光阻層之已暴露的第一部分；將包括第一色彩轉換劑之第一可光固化流體施配至第一複數個阱中；啟動第一複數個阱中之第一複數個發光二極體，以照明並固化第一可光固化流體以在第一複數個發光二極體中的每一者之上形成第一色彩轉換層，以便將來自第一複數個發光二極體之光轉換成第一色彩之光；及移除第一可光固化流體之未固化剩餘部分。該等發光二極體可為發射UV之LED。
實施可包括以下特徵中之一或更多者。第一色彩、第二色彩及第三色彩可選自藍色、綠色及紅色，例如，第一色彩可為藍色，第二色彩可為綠色，且第三色彩可為紅色。第一及第二複數個孔隙可各自包括正方形、矩形、菱形或六邊形中之至少一或更多種形狀。紫外線阻擋層可形成在發光二極體的陣列之上。
第二色彩轉換結構可安置在來自發光二極體的該陣列之不同第二複數個發光二極體中的每一者之上。第二色彩轉換結構可包括多孔的主體層，其具有至少部分地被光固化之第二色彩轉換劑填充的孔，以將來自第二複數個發光二極體之光轉換成不同的第二色彩之光。第三色彩轉換結構可安置在來自發光二極體的該陣列之不同第三複數個發光二極體中的每一者之上。第三色彩轉換結構可包括多孔的主體層，其具有至少部分地被光固化之第三色彩轉換劑填充的孔，以將來自第三複數個發光二極體之光轉換成不同的第三色彩之光。
施配第一可光固化流體可包括經由第一絲網遮罩中之複數個孔隙輸送第一可光固化流體。可在發光二極體的該陣列之上形成光學層。該光學層可包括紫外線阻擋層、光學層或晶粒縫塗層中之至少一者。可使用第三絲網遮罩或經由噴墨製程形成該光學層。
實施可視情況提供（且並不限於）以下優勢中之一或更多者。
色彩轉換層可以高精度沉積在大幅面顯示器中。舉例而言，所述技術可避免將油墨沉積至非預期之子像素阱中，因為對準不良之油墨的液滴會被遮罩（例如，絲網遮罩或陰影遮罩）阻擋以免沉積在顯示器上。可減少由於不一致噴射方向性所引起之缺陷，從而准許在具有更精細子像素阱之色彩轉換層中使用更精細的油墨液滴。
該等技術可提供更高的處理量，因為可在絲網遮罩或陰影遮罩上以相對高速之掃描執行絲網印刷製程或噴墨製程。絲網遮罩或陰影遮罩可適用於具有變化的螢幕解析度之顯示器。可利用原位計量反饋以將校正噴墨傳達至期望的子像素阱中。
以下所述系統可使用主體基質頂層。在處理後，主體基質頂層可具有內部孔結構以均勻地分佈油墨，此可減少固化製程期間非所想要之熱膨脹及油墨在每一子像素阱內之不均質的沉積分佈。具有主體基質頂層之系統能夠以降低的成本進行生產，因為可能不需要頂層上之相應遮罩（例如，絲網遮罩或陰影遮罩）。因此，可降低用於對準、清潔及維護遮罩之成本。
此外，該系統可藉由選擇性沉積及對未固化油墨配方之高效再循環而減少油墨浪費。舉例而言，油墨僅需要選擇性地沉積至每一子像素阱，且對準不良之油墨可被絲網遮罩阻擋。可移除並再循環未固化油墨。
其他態樣、特徵及優勢將自實施方式及圖式及自申請專利範圍顯而易見。
以下描述多種實施。預期一個實施之元件及特徵可有益地併入其他實施中而無需進一步敘述。
可使用高解析度遮罩或可控噴墨或氣溶膠噴射印刷來執行在基板上選擇性沉積色彩轉換劑。然而，當子像素寬度小於五微米時，使用此些技術進行製造變得具有挑戰性，且當沉積製程要擴展至大型基板或基板陣列時尤為如此。首先，遮罩可能會遭遇與子像素阱對準不良或與子像素阱大小之解析度匹配不良的問題。此可導致油墨配方液滴沉積在非所想要之子像素阱中，且可能最終影響總處理量、良率及工具正常運行時間。其次，更精細的子像素阱需要將更精細的油墨配方液滴沉積在每一子像素阱中。更精細的油墨配方液滴具有更低的重量，且因此會遭受更高的空氣阻力，此可能增加噴墨方向性之不一致性，例如，每一像素中之每一液滴降落的定向及位置不同。
可解決此些問題之技術採用一或更多個高解析度遮罩，例如，電鑄金屬遮罩。舉例而言，將含有色彩轉換劑(CCA)之可光固化的流體選擇性地沉積至基板上對應於給定色彩之一或更多個子像素阱中，且遮罩可為與子像素阱對準之陰影遮罩以阻止油墨配方液滴對準不良。或者，遮罩可被用作絲網印刷製程中之絲網遮罩而非用在噴墨印刷中之陰影遮罩，以將色彩轉換劑(CCA)印刷至對應於給定色彩之子像素阱中。在任一情形下，CCA接著藉由來自微型LED的光以自對準方式固化，且未固化之流體被移除或沖走。可針對基板上對應於其他色彩之子像素阱重複同一製程。為了簡化起見且如以下所述，吾人將經配置用於絲網印刷製程或噴墨製程之印刷系統稱作系統，且將對應遮罩（包括各種類型的遮罩，諸如，絲網遮罩或陰影遮罩）稱作遮罩。
第1A圖繪示用於將色彩轉換層印刷至微型LED顯示器10上之實例系統100的示意性俯視圖。微型LED顯示器10包括安置在背板16上之個別微型LED 14（參見第1B圖）的陣列12。當與背板電路系統18整合在一起時，可獨立地控制（例如，啟動或停用）每一個別微型LED 14。舉例而言，背板電路系統18可包括具有用於每一微型LED之薄膜電晶體及儲存電容器（未繪示）的TFT主動矩陣陣列、行位址及列位址接線18a，以及行與列控制器18b等，以控制每一微型LED 14。或者，每一微型LED 14可由背板電路系統18中之被動矩陣控制。可使用習知CMOS製程來製造背板16。
系統100亦包括遮罩110，其位於微型LED顯示器10上方且具有與陣列12之子像素阱對準的孔隙（113a、113b、113c或113d，參見第1C圖至第1F圖）。遮罩110可被支撐在系統之支撐件（未描繪）上且保持固定或相對於微型LED顯示器10之背板16可移動。儘管在第1A圖中將遮罩110描繪為比微型LED顯示器10小（以使得遮罩將需要相對於陣列移動以完成印刷製程），但遮罩可為與陣列12相同的大小或比陣列12大。另外，遮罩可比所繪更小，儘管遮罩跨越多個子像素阱。取決於印刷要求，可將一個以上遮罩110定位在微型LED顯示器10之上。
對於噴墨印刷系統而言，系統100亦包括位於絲網遮罩110上方之印刷頭120。印刷頭120經由供應線（未描繪）連接至可光固化之流體供應器且經由控制線（未描繪）連接至第一控制器。印刷頭120經配置以經由遮罩110中之孔隙將可光固化之流體液滴沉積至陣列12之子像素阱中。儘管第1A圖中僅描繪一個印刷頭10，但取決於印刷要求，可存在更多個印刷頭。印刷頭120之操作受系統控制器控制，例如，微控制器或經程式化之通用電腦。
系統100進一步包括一或更多個致動器130以控制背板16、遮罩110及印刷頭120之間的相對移動。致動器130可受系統控制器控制，以使遮罩110及印刷頭120沿垂直的水平軸線移動。儘管為了易於繪示而僅在第1A圖中示出一個致動器，但可根據印刷頭120及遮罩110之數目存在更多個致動器。
對於絲網印刷系統而言，遮罩110提供印刷絲網遮罩，且系統100包括油墨撒佈機250（參見第3A圖），諸如，刮刷片或輥，以便將油墨推過遮罩110之背側並經由印刷絲網遮罩中之孔隙推入陣列12之子像素阱中。在一些實施中，絲網印刷遮罩至少局部地被系統推至與基板接觸。
第1B圖繪示具有個別微型LED 14之微型LED陣列12的一部分。所有微型LED 14被製造成具有相同結構，以便產生相同波長範圍（此可稱作「單色」微型LED）。舉例而言，微型LED 14可產生紫外線(UV)（例如，近紫外線）範圍內之光。舉例而言，微型LED 14可產生365 nm至405 nm之範圍中的光。作為另一實例，微型LED 14可產生在紫色或藍色範圍中的光。微型LED可產生具有20 nm至60 nm之光譜帶寬的光。
另外，假設微型LED顯示器為三色顯示器，每一像素包括三個子像素，每種色彩一個子像素，例如，藍色、綠色及紅色通道各一個。如第1B圖中所示，像素14可包括三個微型LED 14a、14b、14c。舉例而言，第一微型LED 14a可對應於藍色子像素，第二微型LED 14b可對應於綠色子像素，且第三微型LED 14c可對應於紅色子像素。以下所論述之技術適用於使用更大數目種色彩（例如，四種或更多種色彩）之微型LED顯示器。在此情形下，每一像素可包括四個或更多個微型LED，其中每一微型LED對應於相應色彩。另外，以下所論述之技術亦適用於僅使用兩種色彩之微型LED顯示器。
大體上，單色微型LED 14可產生在具有峰值之波長范圍內的光，該峰值具有不大於預期用於顯示器之最高頻率色彩的波長，例如，紫光或藍光。色彩轉換劑可將此短波長的光轉換成更長波長的光，例如，用於紅色或綠色子像素之紅光或綠光。若微型LED產生UV光，則可使用色彩轉換劑將UV光轉換成用於藍色子像素之藍光。
垂直隔離壁20（亦參見第2A圖）形成在相鄰的微型LED之間以提供複數個子像素阱。隔離壁提供光學隔離以在以下論述之原位聚合化期間幫助定位聚合化並減少光學串擾。隔離壁20可為光阻劑或金屬或其組合，且可藉由習知微影製程來沉積。如第1B圖中所示，壁20可形成矩形陣列，其中個別凹槽22（亦即，子像素阱）中之每一微型LED 14係由壁20限定。其他陣列幾何形狀（例如，六邊形或偏心矩形陣列）亦為可能的。壁可具有約3 μm至20 μm之高度。壁可具有約2 μm至10 μm之寬度。高度可大於寬度，例如，壁可具有1.5:1至5:1之深寬比。壁之高度足以阻擋來自一個微型LED之光到達相鄰微型LED。
高解析度遮罩110具有呈對應於微型LED顯示器10中用於單一色彩之子像素阱的圖案佈置之孔隙。舉例而言，如第1C圖中所示，若阱呈六邊形圖案佈置，則印刷系統100中之遮罩110a可具有六邊形孔隙113a。遮罩110a中之對應於微型LED元件中用於其他色彩之阱的光斑115a不具有孔隙。如第1D圖中所示，若阱呈矩形圖案佈置，則絲網印刷系統100中之遮罩110b可具有矩形/正方形孔隙113b。再次，遮罩110b中之對應於微型LED元件中用於其他色彩之阱的光斑115b不具有孔隙。或者，阱及孔隙可具有菱形或細長矩形之形狀，分別如第1E圖及第1F圖中所示。
第2A圖繪示可提供來自第1A圖的系統100之實例噴墨印刷系統200的示意性橫截面圖。系統200包括遮罩210及附接至致動器230之印刷頭220，以使得印刷頭220可沿在方向232上之軸線移動。遮罩210被支撐在微型LED顯示器上方，將按0.1 mm至2 mm之距離203與背板16上之壁20垂直分離開。或者，遮罩210可移動至與微型LED顯示器接觸。遮罩210可具有與將填充有色彩轉換材料之子像素阱50相同大小且視情況為相同形狀的孔隙213。舉例而言，孔隙213寬度可為8～10微米。在一些實施中，遮罩中之特徵孔的大小可遠大於每一子像素阱50之凹槽22的大小，亦即，特徵孔之大小可為10～200微米。孔隙213之大小小於子像素之間的間距。
印刷頭220位於遮罩210上方，例如，以0.25 mm至2 mm之距離205。控制印刷頭220以選擇性地將油墨配方之液滴222沉積至對應子像素阱50中。在一些實施中，液滴在重力作用下朝向顯示器10噴射並自由落體。
隨著元件解析度增大，子像素阱50之大小縮小，且液滴體積或重量需求亦減少，以便避免阱50的溢出及/或簡單地裝配在阱50內。因此，液滴更易受空氣阻力或氣流的影響。理想地，自印刷頭220施配之液滴222被輸送至對應子像素阱50中。然而，可藉由遮罩210阻擋偏離期望路徑並將撞擊對應於其他色彩之阱的液滴224。理想地，液滴將不會溢出對應的子像素單元，如第2A圖中所示。然而，溢出可能發生在子像素阱之間，且將在以下進行論述。
第2B圖為來自第2A圖之微型LED陣列的一部分之示意性橫截面圖。該部分在第2A圖中被虛線正方形包圍。在每一子像素阱50內，每一個別微型LED（14a、14b或14c）包括具有第一摻雜之第一半導體層54、主動層56及具有第二相反摻雜之第二半導體層58。舉例而言，第一半導體層54可為n型摻雜之氮化鎵(n-GaN)層，主動層56可為多量子阱(MQW)層，且第二半導體層58可為p型摻雜之氮化鎵(p-GaN)層。每一微型LED 14a、14b、14c對應於第一、第二及第三色彩。另外，可沉積導電接觸件60。舉例而言，可分別將p型接觸件60a及n型接觸件60b沉積至n-GaN層54及p-GaN層58上。
類似地，將背板16製造成包括電路系統18，以及電接觸件70。電接觸件70可包括第一接觸件70a（例如，驅動接觸件）及第二接觸件70b（例如，接地接觸件）。如第2B圖中所示，第一接觸件60a可接觸第一接觸件60a，且第二接觸件70b可接觸第二接觸件70b。
第3A圖至第3J圖繪示在微型LED陣列之上選擇性地形成色彩轉換劑(CCA)層的實例方法。可在絲網印刷系統中應用如第3A圖至第3J圖中所示之方法。
對於絲網印刷系統而言，遮罩（210a、210b及210c）至少局部地與壁20接觸。最初，第一可光固化流體30a可沉積在微型LED 14b之子像素阱中。特定而言，油墨撒佈機250（例如，刮刷片或輥）在第一絲網遮罩210a之背表面上撒佈第一可光固化流體，並經由第一絲網遮罩210a中之孔隙213撒佈至對應阱中。第一絲網遮罩210a可移動至與顯示器接觸（例如，與壁20接觸以用於印刷製程），並接著縮回。在印刷之後殘餘在絲網遮罩210a之背側上的流體可（例如）藉由刮刀（例如，刮刷器）移除或再循環。
理想地，假設孔隙213比子像素阱小（例如，比壁20之間的間距小），且遮罩210a接觸壁20，則第一可光固化流體30a將僅沉積至期望色彩之子像素（例如，子像素14b）的阱中。然而，在一些情況下，第一可光固化流體30a可沉積至相鄰子像素之阱中。
接下來，如第3B圖中所示，背板16之電路系統18用以選擇性地啟動第一複數個微型LED 14b。此第一複數個微型LED 14b對應於第一色彩之子像素。特定而言，第一複數個微型LED 14b對應於由可光固化流體30a中之色彩轉換組份產生的光的色彩之子像素。舉例而言，假設第一可光固化流體30a中之色彩轉換組份會將來自微型LED 14之光轉換成紅光，則僅對應於紅色子像素之彼些微型LED 14b被接通。因為微型LED陣列已與背板電路系統18整合在一起，所以可向微型LED顯示器10供電並可由微處理器施加控制信號以選擇性地接通微型LED 14b。
參考第3B圖及第3C圖，第一複數個微型LED 14b之啟動會產生照明A（參見第3B圖），其導致第一可光固化流體30a之原位固化以在每一已啟動的微型LED 14b之上形成第一凝固的色彩轉換層32a（參見第3C圖）。簡言之，第一可光固化流體30a經固化以形成色彩轉換層32a，但僅在所選微型LED 14b上。舉例而言，可在每一微型LED 14b上形成用於轉換成紅光之色彩轉換層32a。
可保留固化製程以僅固化在微型LED 14b之子像素阱內部的第一可光固化流體30a。可相應地控制來自微型LED 14b之照明A（例如，UV光）的強度及光固化之時間週期。在固化後，移除（亦即，蒸發）或沖走溢出在相鄰子像素阱中之未固化流體。在一些實施中，簡單地藉由溶劑（例如，水、乙醇、甲苯或甲乙酮或其組合）自顯示器上沖洗掉未固化的第一可光固化流體30a。若可光固化流體30a包括負性光阻劑，則沖洗流體可包括針對光阻劑之光阻劑顯影劑。接著，將微型LED 14b乾燥並準備好用於隨後的步驟。
參考第3D圖至第3F圖，重複以上關於第3A圖至第3C圖所述之處理，但使用第二絲網遮罩210b、第二可光固化流體30b及第二複數個微型LED 14a的啟動。第二絲網遮罩210b具有孔隙213b，該等孔隙213b與第二複數個微型LED 14a之阱50對準。如早先所解釋，第二絲網遮罩210b之孔隙特徵孔可為與凹槽相同的大小，且視情況為相同形狀。
在一些實施中，第二絲網遮罩210b可具有與第一絲網遮罩210a相同之孔隙，例如，若微型LED 14a及14b之子像素阱在背板16上的形狀及大小以及佈局圖案係等同的。在此情形下，在一些實施中，可清潔第一絲網遮罩210a並接著用作第二絲網遮罩。在一些實施中，尤其在微型LED 14a及14b之子像素阱在形狀、尺寸或佈局圖案方面不同的情況下，第二絲網遮罩210b可相應地具有對應的不同孔隙及側壁。
第二可光固化流體30b類似於第一可光固化流體30a，但包括顏色轉換劑以將來自微型LED 14a之較短波長的光轉換成不同的第二色彩之較長波長的光。該第二色彩可為（例如）藍色。
第二複數個微型LED 14a對應於第二色彩之子像素。特定而言，第二複數個微型LED 14a對應於由第二可光固化流體30b中之色彩轉換組份產生的光的色彩之子像素。舉例而言，假設第二可光固化流體30b中之色彩轉換組份會將來自微型LED 14a之光轉換成藍光，則僅對應於藍色子像素之彼些微型LED 14a被接通。
在藉由照明B（參見第3E圖）固化後，可如早先所解釋將未固化流體30b移除或沖走，且接著乾燥子像素阱。最後，在第二複數個微型LED 14a中的每一者之上形成第二色彩轉換層32b。
參考第3G圖至第3I圖，可視情況重複以上關於第3A圖至第3C圖所述之處理，但具有第三絲網遮罩210c、第三可光固化流體30c及第三複數個微型LED 14c的啟動。第三絲網遮罩210c具有孔隙213，其與第三複數個微型LED 14c之凹槽對準。如早先所解釋，第三絲網遮罩210c之孔隙213可為與凹槽相同的大小，且視情況為相同形狀。在一些實施中，第三絲網遮罩210c可具有與第一及第二絲網遮罩相同之孔隙，例如，若微型LED 14a、14b及14c之子像素阱在背板16上的形狀、大小及佈局圖案係等同的。在一些實施中，第三絲網遮罩210c亦可具有與第一及第二絲網遮罩不同大小、形狀及/或佈局圖案之孔隙。
第三可光固化流體30c類似於第一可光固化流體30a及第二可光固化流體30b，但包括顏色轉換劑以將來自微型LED 14c之較短波長的光轉換成不同的第三色彩之較長波長的光。該第三色彩可為（例如）綠色。
第三複數個微型LED 14c對應於第三色彩之子像素。特定而言，第三複數個微型LED 14c對應於由第三可光固化流體30c中之色彩轉換組份產生的光的色彩之子像素。舉例而言，假設流體30c中之色彩轉換組份會將來自微型LED 14c之光轉換成綠光，則僅對應於綠色子像素之彼些微型LED 14c被接通。
在使用照明C（參見第3H圖）固化後，可如早先所解釋將未固化流體30c移除或沖走，且接著乾燥子像素阱。最後，在第三複數個微型LED 14c中的每一者之上形成第三色彩轉換層32c。
在第3A圖至第3H圖中所繪示之此特定實例中，為每一色彩子像素沉積色彩轉換層32a、32b、32c。此係需要的，例如，當微型LED產生UV光時。參考第3J圖，視情況，可在所有微型LED 14之頂部上沉積UV阻擋層34。UV阻擋層34可阻擋未被色彩轉換層32吸收之UV光。UV阻擋層34可為布拉格(Bragg)反射器，或可簡單地為選擇性地對UV光有吸收性之材料。布拉格反射器可將UV光反射回微型LED 14，從而增大了能量效率。
對於噴墨印刷，製程可如以上關於第3A圖至第3H圖針對絲網印刷所述來進行，但使用如第2A圖中所示之經由相應陰影遮罩210中的孔隙之噴墨印刷，而非使用絲網遮罩之絲網印刷。此外，陰影遮罩210可以用縫隙與元件10分離，例如，陰影遮罩210不接觸壁20（如第2A圖中所示）。
在一些實施中，使用噴墨印刷製程將一個色彩轉換層印刷至對應於一種色彩之子像素阱上，且使用絲網印刷製程將另一種色彩轉換層印刷至對應於不同色彩之子像素阱上。用於噴墨印刷製程的遮罩與用於絲網印刷製程的遮罩之間的關係可如以上關於第3A圖至第3H圖所述。
第4A圖至第4K圖繪示在微型LED陣列之上選擇性地形成色彩轉換劑(CCA)層的另一實例方法。在使用遮罩或不使用遮罩的情況下，如第4A圖至第4K圖中所示之方法可應用於絲網印刷系統或噴墨印刷系統中。
如第4A圖中所示，例如，藉由噴墨或絲網印刷繼之以光固化，在每一微型LED之頂部上沉積並固化主體基質層40。主體基質層40大體可為流體不可滲透的。
接著，將藉由電路系統18啟動第一複數個微型LED 14a以發射照明D。主體基質層40對照明D敏感，且照明區域在主體基質內形成多孔結構42a，如第4B圖中所示。多孔結構42a可為互連無機網路或膠體網路。相反，主體基質層40之其餘區域保持較少孔隙，例如，大致為流體不可滲透的。
接下來，如第4C圖中所示，可藉由絲網印刷或噴墨印刷將第一可光固化流體44a沉積至對應子像素阱內之主體基質結構42a中。視情況，可經由高解析度遮罩210a沉積流體44a。流體44a擴散至多孔的主體基質結構42a中。相反，流體44a不會被吸收至主體基質層40之其他區域中。
多孔結構42a可提高所得色彩轉換層之品質。舉例而言，多孔結構42可改良後續固化製程，因為流體44a之奈米顆粒（亦即，色彩轉換劑）被結構42a均質地分離，而非聚集在一起。此可減少非所想要之熱膨脹並提高用於固化之照明吸收的均勻性。因此，可降低完全固化所需之總照明強度。舉例而言，總固化照明可降低至每一微型LED 14a之最大照明強度的2%～30%。
接著，如第4D圖中所示，第一複數個微型LED 14a發射照明E以將結構42a內之可光固化流體固化成色彩轉換層46a，例如，如以上關於第3B圖所解釋。色彩轉換層46a可將來自微型LED 14a之較短波長的光轉換成第一色彩（例如，紅色）之較長波長的光。
若流體44a包括溶劑，則一些溶劑可能截留在色彩轉換層46a中。參考第4D圖，此溶劑可被蒸發，例如，藉由將微型LED陣列暴露於熱，諸如，IR燈的熱量。來自色彩轉換層46a之溶劑的蒸發可導致層收縮，使得最終層較薄。溶劑之移除及色彩轉換層46a之收縮可增大色彩轉換劑（例如，量子點）之濃度，從而提供更高的色彩轉換效率。此外，蒸發製程可跳過沖走未固化流體44a之步驟，從而亦可跳過乾燥步驟。
參考第4E圖至第4G圖，再次重複以上關於第4B圖至第4D圖所述之處理，但具有絲網印刷處理或噴墨印刷所沉積之第二可光固化流體44b、第二複數個微型LED 14b的啟動及（視情況）第二遮罩210b。可藉由主體基質層40中之第二複數個微型LED 14b中的每一者所發射之照明F而形成結構42b。接著，第二可光固化流體44b可均質地沉積至多孔結構42b中。在藉由第二複數個微型LED 14b所發射之照明G固化並藉由頂部IR加熱燈蒸發之後，在第二複數個微型LED 14b中之每一者之上形成第二色彩轉換層46b，且可如早先所解釋將未固化流體44b移除。第二色彩轉換層46b可將來自微型LED 14b之較短波長的光轉換成第二色彩（例如，綠色）之較長波長的光。
參考第4H圖至第4J圖，可視情況再次重複以上關於第4B圖至第4D圖所述之處理，但藉由絲網印刷或噴墨印刷所沉積之第三可光固化流體44c、第三複數個微型LED 14c的啟動及（視情況）藉由第三遮罩210c。可藉由主體基質層40中之第三複數個微型LED 14c中的每一者所發射之照明H而形成結構42c。接著，第三可光固化流體44c可均質地沉積至多孔結構42c中。在藉由第三複數個微型LED 14c所發射之照明I固化並藉由頂部IR加熱燈蒸發之後，在第三複數個微型LED 14c中之每一者之上形成第三色彩轉換層46c，且可如早先所解釋將未固化流體44c移除。第三色彩轉換層46c可將來自微型LED 14c之較短波長的光轉換成第三色彩（例如，藍色）之較長波長的光。
最後，如第4K圖中所示，使用晶粒縫塗佈或噴墨印刷技術，可視情況在所有微型LED 14之頂部上沉積UV阻擋層或UV光學層44。
此外，第5A圖至第5K圖繪示在微型LED陣列之上選擇性地形成色彩轉換劑(CCA)層的另一實例方法。在使用遮罩或不使用遮罩的情況下，如第5A圖至第5K圖中所示之方法可應用於絲網印刷系統或噴墨印刷系統中。
如第5A圖中所示，首先在每一微型LED之頂部上固化正性抗蝕劑層51。正性抗蝕劑層51可大體對於色彩轉換材料之液滴而言為流體不可滲透的。接著，第一複數個微型LED 14a將由電路系統18啟動，以發射照明J，其將使微型LED 14a之上的抗蝕劑之照明區域可溶於顯影劑，例如，藉由固化。如第5B圖中所示，可接著（例如）藉由顯影劑將此些部分移除，藉此形成凹槽或暴露第一複數個微型LED 14a之頂部。
接下來，如第5C圖中所示，可藉由絲網印刷或噴墨印刷將第一可光固化流體52a沉積至對應子像素阱中。視情況，可光固化流體52可經由高解析度遮罩210a沉積在子像素阱中，類似於以上所述之彼些。接著，如第5D圖中所示，第一複數個微型LED 14a發射照明K以將可光固化流體52a固化至色彩轉換層54a中。固化製程類似於以上所解釋之製程。色彩轉換層54a可將來自微型LED 14a之較短波長的光轉換成第一色彩（例如，紅色）之較長波長的光。
參考第5E圖至第5G圖，再次重複以上關於第5B圖至第5D圖所述之處理，但具有絲網印刷或噴墨印刷所沉積之第二可光固化流體52b、第二複數個微型LED 14b的啟動及（視情況）第二遮罩210b。可藉由用第二複數個微型LED 14b中之每一者所發射的照明L曝光正性光阻劑繼之以用顯影劑進行處理而形成空腔。接著，可將第二可光固化流體54b沉積至對應子像素阱中。在藉由第二複數個微型LED 14b所發射之照明M固化並藉由頂部IR加熱燈蒸發之後，在第二複數個微型LED 14b中之每一者之上形成第二色彩轉換層54b，且可如早先所解釋將未固化流體52b移除。第二色彩轉換層54b可將來自微型LED 14b之較短波長的光轉換成第二色彩（例如，綠色）之較長波長的光。
參考第5H圖至第5J圖，可視情況再次重複以上關於第5B圖至第5D圖所述之處理，但具有絲網印刷或噴墨印刷所沉積之第三可光固化流體52c、第三複數個微型LED 14c的啟動及（視情況）第三絲網遮罩210c。可藉由用第三複數個微型LED 14c中之每一者所發射的照明N曝光正性光阻劑繼之以用顯影劑進行處理而形成空腔。接著，可將第三可光固化流體54c沉積至對應子像素阱中。在藉由第三複數個微型LED 14c所發射之照明O固化並藉由頂部IR加熱燈蒸發之後，在第三複數個微型LED 14c中之每一者之上形成第三色彩轉換層54c，且可如早先所解釋將未固化流體52c移除。第三色彩轉換層54c可將來自微型LED 14c之較短波長的光轉換成第三色彩（例如，藍色）之較長波長的光。
最後，如第5K圖中所示，使用晶粒縫塗佈或噴墨印刷技術，可視情況在所有微型LED 14之頂部上沉積UV阻擋層或UV光學層54。此外，可視需要執行UV阻擋層或UV光學層54之重流，用於使層之頂表面齊平。
已使用了定位術語，諸如，垂直及橫向。然而，應理解，除非另有明確說明，否則此些術語代表相對定位，而非相對於重力之絕對定位。舉例而言，橫向為平行於基板表面之方向，而垂直為正交於基板表面之方向。
熟習此項技術者將瞭解，前述實例為例示性的且並非限制性的。舉例而言： •       儘管以上描述聚焦於微型LED，但該等技術可應用於具有其他類型之發光二極體的其他顯示器，尤其係具有其他微型級發光二極體之顯示器，例如，寬度小於約10微米的LED。 •       儘管以上描述提供了形成色彩轉換層之若干次序（例如，紅色，接著藍色，接著綠色，或紅色，接著綠色，接著藍色），但其他次序為可能的，例如，藍色，接著紅色，接著綠色。另外，其他色彩為可能的，例如，橙色，或黃色，或白色，且可使用發射在可視光譜以外之波長（例如，近UV或IR）的色彩轉換層。 將理解，在不脫離本揭示案之精神及範疇的情況下，可作出各種修改。
10:微型LED顯示器 12:陣列 14:微型LED 14a:第一微型LED 14b:第二微型LED 14c:第三微型LED 16:背板 18:背板電路系統 18a:行位址及列位址接線 18b:行與列控制器 20:垂直隔離壁 22:凹槽 30a:第一可光固化流體 30b:第二可光固化流體 30c:第三可光固化流體 32:色彩轉換層 32a:第一凝固的色彩轉換層 32b:第二色彩轉換層 32c:第三色彩轉換層 34:UV阻擋層 40:主體基質層 42a:多孔結構 42b:結構 42c:結構 44:UV阻擋層或UV光學層 44a:第一可光固化流體 44b:第二可光固化流體 44c:第三可光固化流體 46a:色彩轉換層 46b:第二色彩轉換層 46c:第三色彩轉換層 50:子像素阱 51:正性抗蝕劑層 52a:第一可光固化流體 52b:第二可光固化流體 52c:第三可光固化流體 54:第一半導體層 54a:色彩轉換層 54b:第二色彩轉換層 54c:第三色彩轉換層 56:主動層 58:第二半導體層 60:導電接觸件 60a:p型接觸件 60b:n型接觸件 70:電接觸件 70a:第一接觸件 70b:第二接觸件 100:系統 110:遮罩 110a:遮罩 110b:遮罩 110c:遮罩 110d:遮罩 113a:孔隙 113b:孔隙 113c:孔隙 113d:孔隙 115a:光斑 115b:光斑 115c:光斑 115d:光斑 120:印刷頭 130:致動器 200:噴墨印刷系統 203:距離 205:距離 210:遮罩 210a:第一絲網遮罩 210b:第二絲網遮罩 210c:第三絲網遮罩 213:孔隙 213a:孔隙 213b:孔隙 213c:孔隙 220:印刷頭 222:液滴 224:液滴 230:致動器 232:方向 250:油墨撒佈機 A:照明 B:照明 C:照明 D:照明 E:照明 F:照明 G:照明 H:照明 I:照明 J:照明 K:照明 L:照明 M:照明 N:照明 O:照明
第1A圖為用於將色彩轉換層印刷至微型LED顯示器上之實例系統的示意性俯視圖。
第1B圖為微型LED陣列的一部分之示意性俯視圖。
第1C圖至第1F圖各自繪示系統中之遮罩的實例設計。
第2A圖為實例噴墨印刷系統之示意性橫截面圖。
第2B圖為來自第2A圖之微型LED陣列的一部分之示意性橫截面圖。
第3A圖至第3J圖繪示在微型LED陣列之上選擇性地形成色彩轉換劑(color conversion agent; CCA)層的實例方法。
第4A圖至第4K圖繪示在微型LED陣列之上選擇性地形成色彩轉換劑(CCA)層的另一實例方法。
第5A圖至第5K圖繪示在微型LED陣列之上選擇性地形成色彩轉換劑(CCA)層的另一實例方法。
在各個圖式中，相同元件符號指示相同元件。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
10:微型LED顯示器
12:陣列
14:微型LED
32:色彩轉換層
50:子像素阱
200:噴墨印刷系統
203:距離
205:距離
210:遮罩
213:孔隙
220:印刷頭
222:液滴
224:液滴
230:致動器
232:方向

Claims (12)

  1. 一種製造一多色顯示器之方法，包括以下步驟：經由一第一遮罩中之第一複數個孔隙將一第一可光固化流體施配至一顯示器中之第一複數個阱中，該顯示器具有一背板及在相應阱中與該背板之一背板電路系統電整合在一起之發光二極體的一陣列，該第一可光固化流體包括一第一色彩轉換劑；啟動發光二極體的該陣列中之該第一複數個阱中的第一複數個發光二極體，以照明並固化該第一可光固化流體以在該第一複數個發光二極體中的每一者之上形成一第一色彩轉換層，以便將來自該第一複數個發光二極體之光轉換成一第一色彩之光；移除該第一可光固化流體之一未固化剩餘部分；經由一第二遮罩中之第二複數個孔隙將一第二可光固化流體施配至該顯示器中之第二複數個阱中，該第二可光固化流體包括一第二色彩轉換劑，該第二遮罩包括佈置在該第二遮罩上之第二複數個特徵孔；啟動發光二極體的該陣列中之該第二複數個阱中的第二複數個發光二極體，以照明並固化該第二可光固化流體以在該第二複數個發光二極體中的每一者之上形成一第二色彩轉換層，以便將來自該第二複數個發光二極體之光轉換成一不同的第二色彩之光；以及移除該第二可光固化流體之一未固化剩餘部分。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該第一遮罩中之該第一複數個孔隙對應於該第一複數個阱之位置。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該第一遮罩經配置以阻止施配至該第二複數個阱中。
  4. 如請求項2所述之方法，其中該第一複數個孔隙比發光二極體的該陣列之該等相應阱的一間距小。
  5. 如請求項4所述之方法，其中該第一複數個孔隙不大於該第一複數個阱。
  6. 如請求項1所述之方法，其中施配該第一可光固化流體之步驟包括以下步驟：經由該第一遮罩中之該第一複數個孔隙噴墨印刷或絲網印刷該第一可光固化流體。
  7. 如請求項6所述之方法，其中施配該第二可光固化流體之步驟包括以下步驟：經由該第二遮罩中之該第二複數個孔隙噴墨印刷或絲網印刷該第二可光固化流體。
  8. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟：經由一第三遮罩將一第三可光固化流體施配至該顯示器中之第三複數個阱中，該第三可光固化流體包括一第三色彩轉換劑；啟動發光二極體的該陣列中之該第三複數個阱中的第三複數個發光二極體，以照明並固化該第三可光固化流體以在該第三複數個發光二極體中的每一者之上形成一 第三色彩轉換層，以便將來自該第三複數個發光二極體之光轉換成一不同的第三色彩之光；以及移除該第三可光固化流體之一未固化剩餘部分。
  9. 如請求項1所述之方法，其中移除該第一可光固化流體及該第二可光固化流體之該未固化剩餘部分之步驟包括沖洗及溶解中之一或更多個步驟。
  10. 一種製造一多色顯示器之方法，包括以下步驟：將一遮罩中之複數個孔隙與一顯示器中之第一複數個阱對準，該顯示器具有一背板及在相應阱中與該背板之一背板電路系統電整合在一起之發光二極體的一陣列；經由該遮罩中之該複數個孔隙將一第一可光固化流體施配至該第一複數個阱中，該第一可光固化流體包括一第一色彩轉換劑；啟動發光二極體的該陣列中之該第一複數個阱中的第一複數個發光二極體，以照明並固化該第一可光固化流體以在該第一複數個發光二極體中的每一者之上形成一第一色彩轉換層，以便將來自該第一複數個發光二極體之光轉換成一第一色彩之光；移除該第一可光固化流體之一未固化剩餘部分；移動該遮罩以將該遮罩中之該複數個孔隙與該顯示器中之第二複數個阱對準；經由該遮罩中之該複數個孔隙將一第二可光固化流體施配至該顯示器中之該第二複數個阱中，該第二可光固 化流體包括一第二色彩轉換劑；啟動發光二極體的該陣列中之該第二複數個阱中的第二數個發光二極體，以照明並固化該第二可光固化流體以在該第二複數個發光二極體中的每一者之上形成一第二色彩轉換層，以便將來自該第二複數個發光二極體之光轉換成一不同的第二色彩之光；以及移除該第二可光固化流體之一未固化剩餘部分。
  11. 如請求項10所述之方法，進一步包括以下步驟：移動該遮罩以將該遮罩中之該複數個孔隙與該顯示器中之第三複數個阱對準；經由該遮罩中之該複數個孔隙將一第三可光固化流體施配至該顯示器中之該第三複數個阱中，該第三可光固化流體包括一第三色彩轉換劑；啟動發光二極體的該陣列中之該第三複數個阱中的第三複數個發光二極體，以照明並固化該第三可光固化流體以在該第三複數個發光二極體中的每一者之上形成一第三色彩轉換層，以便將來自該第三複數個發光二極體之光轉換成一不同的第三色彩之光；以及移除該第三可光固化流體之一未固化剩餘部分。
  12. 如請求項10所述之方法，其中該遮罩經配置以阻止施配至除了與該等孔隙對準之阱以外的阱中。
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