CN114005919B - 微型发光二极管显示面板及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微型发光二极管显示面板及其形成方法，所述微型发光二极管显示面板包括：线路基板；多个微型发光二极管，设置于线路基板上；以及反射层和吸光层，依序地堆栈于线路基板上。反射层和吸光层覆盖线路基板的表面，其中反射层和吸光层覆盖每个微型发光二极管的侧壁并露出每个微型发光二极管的顶面。多个反射堤和多个吸光堤系依序地设置于吸光层上，并露出微型发光二极管；以及颜色转换材料，覆盖微型发光二极管至少一个的顶面。颜色转换材料横向地设置于反射堤之间。反射层、吸光层、反射堤、以及吸光堤在显示方向上彼此重叠。
Description
技术领域
本发明实施例涉及微型发光二极管(micro light-emitting diode,μLED)显示面板，尤其涉及微型发光二极管显示面板的反射结构和吸光结构的配置及其形成方法。
背景技术
随光电技术的演进，光电组件的特征尺寸持续微型化。相较于有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)，微型发光二极管(micro light-emittingdiode,μLED)具有许多优势，如发光效率高、使用寿命长、材料相对稳定不受环境影响、以及提供高分辨率画质的能力。因此，具有微型发光二极管数组的显示面板于近年逐渐受到市场的重视。
色转换材料为量子点(quantum dot,QD)，其包含II-V族或III-V族元素的半导体分子。可通过色转换材料的尺寸、结构、或成分调整出光光色，以达到更高的颜色转换效率。尽管色转换材料的特性对于整体的性能扮演着关键的角色，将不同颜色的色转换材料分隔开的多个堤结构也可能影响在操作中的显示面板。在关闭状态下，环境光可能在反射层反射，而降低显示质量，例如显示图像的对比率。这些相关问题需要被解决。
发明内容
在一实施例中，一种微型发光二极管显示面板，包括：线路基板；多个微型发光二极管(micro light-emitting diode,μLED)，设置于线路基板上；反射层和吸光层(blacklayer)，依序地堆栈于线路基板上，反射层和吸光层覆盖线路基板的表面，其中反射层和吸光层覆盖每个微型发光二极管的侧壁并露出每个微型发光二极管的顶面；多个反射堤(reflective bank)和多个吸光堤，依序地设置于吸光层上，其中反射层、吸光层、反射堤、以及吸光堤在显示方向上彼此重叠；以及色转换材料，其中色转换材料设置于反射堤之间并覆盖至少一个微型发光二极管的顶面。
在另一实施例中，一种微型发光二极管显示面板的形成方法，包括：提供线路基板；通过巨量转移制程(mass transfer process)将多个微型发光二极管转移接合于线路基板上；形成第一反射层于线路基板上，其中第一反射层覆盖线路基板和每个微型发光二极管的侧壁；形成第一吸光层覆盖第一反射层和微型发光二极管；回蚀第一吸光层直到每个微型发光二极管的顶面露出；形成第二反射层和第二吸光层于微型发光二极管和第一吸光层上；图案化第二反射层和第二吸光层分别成为多个反射堤和多个吸光堤；以及将色转换材料横向地填入反射堤之间，其中色转换材料覆盖微型发光二极管至少一个的顶面。
附图说明
以下将配合所附附图详述本公开实施例的各面向。应注意的是，依据在业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制。事实上，可任意地放大或缩小各种组件的尺寸，以清楚地表现出本公开实施例的特征。
图1是根据本公开的一些实施例，微型发光二极管显示面板的剖面示意图；
图2A～图2H是根据本公开的一些实施例，在制造微型发光二极管显示面板的中间阶段的剖面示意图；
图3A和图3B是根据本公开的其他实施例，微型发光二极管显示面板的剖面示意图；
图4是根据本公开的其他实施例，微型发光二极管显示面板的剖面示意图；
图5A和图5B是根据本公开的其他实施例，微型发光二极管显示面板的剖面示意图；
图6A和图6B是根据本公开的其他实施例，微型发光二极管显示面板的剖面示意图。
附图标记说明
10:微型发光二极管显示面板
20:微型发光二极管显示面板
20’:微型发光二极管显示面板
30:微型发光二极管显示面板
40:微型发光二极管显示面板
40’:微型发光二极管显示面板
50:微型发光二极管显示面板
50’:微型发光二极管显示面板
100:线路基板
102:微型发光二极管
1021:顶面
1022:侧壁
102A:蓝色微型发光二极管
102B:绿色微型发光二极管
104:反射层
105:凹部
105S:凹面
106:吸光层
108:反射堤
108’:第二反射层
110:吸光堤
110’:第二吸光层
112:色转换材料
112-1:红色转换材料
112-2:绿色转换材料
114:遮光结构
116:彩色滤光单元
116-1:红色滤光单元
116-2:绿色滤光单元
116-3:蓝色滤光单元
118:光子回收层
120:盖板
122:光学层
122’:光学层
124:密封层
126:气隙
A:显示方向
P:示例像素
T:厚度
具体实施方式
以下公开提供了许多不同的实施例或范例，用于实施本发明的不同部件。组件和配置的具体范例描述如下，以简化本公开实施例。当然，这些仅仅是范例，并非用以限定本公开实施例。举例来说，叙述中提及第一部件形成于第二部件之上，可包括形成第一和第二部件直接接触的实施例，也可包括额外的部件形成于第一和第二部件之间，使得第一和第二部件不直接接触的实施例。
应理解的是，额外的操作步骤可实施于所述方法之前、之间或之后，且在所述方法的其他实施例中，部分的操作步骤可被取代或省略。
此外，与空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“在…上方”、“上方”、“较高的”和类似用语可用于此，以便描述如图所示一组件或部件和其他组件或部件之间的关系。这些空间用语企图包括使用或操作中的装置的不同方位，以及附图所述的方位。当装置被转至其他方位(旋转90°或其他方位)，则在此所使用的空间相对描述可同样依旋转后的方位来解读。
在本公开实施例中，“约”、“大约”、“大抵”的用语通常表示在一给定值或范围的±20％之内，或±10％之内，或±5％之内，或±3％之内，或±2％之内，或±1％之内，或甚至±0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量。亦即，在没有特定说明“约”、“大约”、“大抵”的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“大抵”的含义。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与所属技术领域技术人员所通常理解的相同涵义。应能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本公开实施例中有特别定义。
以下所公开的不同实施例可能重复使用相同的参考符号和/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以主导所讨论的各种实施例和/或结构之间的关系。
当对比率(contrast ratio)减少或当吸亮度(blackness)不足时，微型发光二极管显示面板最终图像的质量可能会受损。为了提高对比度率和/或吸亮度，必须抑制环境光反射(ambient light reflection)。传统微型发光二极管显示面板的结构使用单一反射层和多个吸光堤。反射层围绕多个微型发光二极管(micro light-emitting diode,μLED)的每一个，而多个吸光堤设置在反射层上，且横向地位于多个微型发光二极管之间并露出多个微型发光二极管的顶面。尽管传统的配置较为简易且成本较低，这样的配置并不足以抑制环境光反射。举例来说，多个吸光堤可能会吸收由多个微型发光二极管所发出的光子，得到较低的亮度。换言之，传统微型发光二极管显示面板的配置可能同时消除所欲的光线，且接收不想要的光线，因而降低最终显示图像的整体质量。
本公开提供一种创新的方式来解决亮度问题和环境光反射问题。根据本公开的一些实施例，在反射层上增加吸光层来减少环境光反射，并在多个吸光堤之下增加多个反射堤来保存发出的光子。当堤结构包括反射性质的材料时，发出的光子可更轻易地朝着指定的方向射出，以改善亮度。再者，以多个吸光堤盖上多个反射堤可更有效地吸收不想要的环境光。
图1是根据本公开的一些实施例，微型发光二极管显示面板10的剖面示意图。在一些实施例中，微型发光二极管显示面板实际上可包括数百万颗像素。为了简短起见，图1仅呈现实际微型发光二极管显示面板的两个示例像素P。每个示例像素P可包括红色、绿色、以及蓝色的次像素区(例如由左至右，如图1所示)。根据本公开的一些实施例，微型发光二极管显示面板10包括线路基板100、多个微型发光二极管102(例如蓝色微型发光二极管102A)、反射层104、吸光层106、多个反射堤108、多个吸光堤110、多个色转换材料112、多个遮光结构114、多个彩色滤光单元116、盖板120、以及光学层122。在一些实施例中，多个微型发光二极管102也可为近紫色(于365nm和405nm之间的波长)、紫外色、绿色、或其他类似颜色。再者，多个色转换材料112包括红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2。在一些实施例中，多个彩色滤光单元116包括红色滤光单元116-1、绿色滤光单元116-2、以及蓝色滤光单元116-3。
根据本公开的一些实施例，红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2可将由对应的蓝色微型发光二极管102A发出的蓝光分别转换成红光和绿光。然后，转换后的红光和转换后的绿光可分别朝向并穿过红色滤光单元116-1和绿色滤光单元116-2。因此可构成微型发光二极管显示面板10的示例像素P中具有红光、绿光、以及蓝光的次像素区，而多个像素的数组会在显示方向A上显示全彩图像。
参照图1，依序地堆栈反射层104、吸光层106、多个反射堤108、以及多个吸光堤110，使得反射部件和吸光部件在显示方向A上交错排列。举例来说，吸光层106在显示方向A上被包夹于反射层104和多个反射堤108之间，而多个反射堤108在显示方向A上被包夹于吸光层106和多个吸光堤110之间。在一些实施例中，反射层104、吸光层106、多个反射堤108、以及多个吸光堤110在显示方向A上彼此重叠。当从上示图来看时，除了多个微型发光二极管102的顶面以外，微型发光二极管显示面板10可实质上呈现被吸光材料覆盖，使其能更有效率地抑制环境光反射。
在一些实施例中，线路基板100可为半导体基板，例如硅基板，但本公开实施例并不以此为限。此外，在一些实施例中，半导体基板亦可为：元素半导体(elementalsemiconductor)，包括锗(germanium)；化合物半导体(compound semiconductor)，包含氮化镓(gallium nitride,GaN)、碳化硅(silicon carbide,SiC)、砷化镓(galliumarsenide,GaAs)、磷化镓(gallium phosphide,GaP)、磷化铟(indium phosphide,InP)、砷化铟(indium arsenide,InAs)和/或锑化铟(indium antimonide,InSb)；合金半导体(alloy semiconductor)，包含硅锗(silicon germanium,SiGe)合金；或其组合。在一些实施例中，线路基板100可为光电转换基板，如硅基板或有机光电转换层。
在其他实施例中，线路基板100也可以是绝缘层上半导体(semiconductor oninsulator,SOI)基板。绝缘层上半导体基板可包含底板、设置于底板上的埋入式氧化物(buried oxide,BOX)层、以及设置于埋入式氧化物层上的半导体层。在一些实施例中，线路基板100可为具有薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)数组的玻璃基板。此外，线路基板100可为N型或P型导电类型。
在一些实施例中，线路基板100可为多个微型发光二极管102的背板(backplane)。背板可进一步包括额外的部件(为了简化，未示出)，如薄膜晶体管、互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor,CMOS)、印刷电路板(printed circuitboard,PCB)、驱动组件、合适的导电部件、其他类似部件、或其组合。导电部件可包括钴(cobalt,Co)、钌(ruthenium,Ru)、铝(aluminum,Al)、钨(tungsten,W)、铜(copper,Cu)、钛(titanium,Ti)、钽(tantalum,Ta)、银(silver,Ag)、金(gold,Au)、铂(platinum,Pt)、镍(nickel,Ni)、锌(zinc,Zn)、铬(chromium,Cr)、钼(molybdenum,Mo)、铌(niobium,Nb)、其他类似材料、其组合、或其多膜层，但本公开实施例并不以此为限。这些部件提供了连接至多个微型发光二极管102的电路。
参照图1，在线路基板100上设置多个微型发光二极管102。在一些实施例中，在线路基板100的表面上将多个微型发光二极管102排列成数组。多个微型发光二极管102的可各包括N型半导体层、发光层、以及P型半导体层。可在N型半导体层和P型半导体层之间设置发光层。通过发光层决定多个微型发光二极管102的每一个所发出的光。举例来说，图1中所示的蓝色微型发光二极管102A可发出蓝光。如先前所提及，其他微型发光二极管102的发光层可发出近紫光、紫外光、绿光、其他类似色光、或其组合。
N型/P型半导体层可包括II-VI族材料(例如硒化锌(zinc selenide,ZnSe))或III-V族材料(例如氮化镓、氮化铝(aluminum nitride,AlN)、氮化铟(indium nitride,InN)、氮化铟镓(indium gallium nitride,InGaN)、氮化铝镓(aluminum galliumnitride,AlGaN)、氮化铝铟镓(aluminumindium gallium nitride,AlInGaN))。再者，两者半导体层可包括掺质(如硅或锗)，但本公开实施例并不以此为限。发光层可包括至少一个无掺杂半导体层或至少一个轻掺杂半导体层。举例来说，发光层可为多重量子井(multiplequantum well,MQW)层。
参照图1，在线路基板10上依序地形成反射层104、吸光层106、多个反射堤108、以及多个吸光堤110。在一些实施例中，涂布反射层104和吸光层106于线路基板100的表面上，接着进行回蚀(etch back)制程以露出多个微型发光二极管102的顶面。从上示图来看，多个反射堤108和多个吸光堤110为图案化网格结构，划分对应每一个微型发光二极管102。可在至少一个微型发光二极管102之上设置色转换材料112，色转换材料112填入于反射堤108形成的空间。反射层104、吸光层106、多个反射堤108、多个吸光堤110、以及色转换材料112的制作过程将参照图2A～图2H详述。
根据本公开的一些实施例，在线路基板100上形成反射层104。反射层104可反射由多个微型发光二极管102所发出的光。由于发光层所发出的光为全方向照射，反射层104围绕多个微型发光二极管102以尽可能将所发出的光反射朝向显示方向A，使得光的效率和亮度可以增加。当吸光层106未存在于反射层104上时，反射层104也可能不经意地反射环境光。吸光层106的存在可抑制不想要的环境光被反射。反射层104的材料可包括具有二氧化钛(titanium dioxide,TiO2)、二氧化锆(zirconium dioxide,ZrO2)、或其他反射纳米分子的有机层(如光致抗蚀剂、环氧树脂、其他类似材料、或其组合)。反射层104的厚度可大约介于4.0μm和6.0μm之间。可通过旋转涂布(spin-on coating)或其他合适制程形成反射层104。
可在反射层104上形成吸光层106。根据本公开的一些实施例，吸光层106可吸收环境光，以抑制环境光反射。吸光层106的材料可包括丙烯酸树脂(acrylic resin)的聚合物光致抗蚀剂材料，其具有吸光色素、染料、其他类似材料、或其组合。吸光层106的厚度可大约介于1.0μm和2.0μm之间。吸光层106的形成可与反射层104类似，其细节将不于此重复赘述。在本实施例中，吸光层106的表面可与多个微型发光二极管102的顶面共面。
反射堤108设置在吸光层106的表面上，而非微型发光二极管102的顶面上以露出微型发光二极管102的顶面。当光线由多个微型发光二极管102的顶面射出时，通过反射堤108的位置设计可作为光导管结构以反射并聚集光线朝向位在上方的多个彩色滤光单元116。额外地，多个反射堤108可允许多个色转换材料112被填入于其间。换言之，当微型发光二极管102发出的光线朝向彩色滤光单元116时，反射堤108可在其间的次像素区内隔离光线以避免相邻次像素区之间的干扰(造成颜色串扰(cross talk)，得到不正确的像素颜色，而影响显示质量)。多个反射堤108的材料与反射层104类似，其细节将不于此重复赘述。多个反射堤108的厚度可大约介于5.0μm和15.0μm之间。应理解的是，在显示方向A上，反射堤108的厚度和设置其上的吸光堤110的厚度的总和大于底下的反射层104的厚度和吸光层106的厚度的总和。当在多个反射堤108之间设置多个色转换材料112时，多个反射堤108可分别地围绕且分隔每个色转换材料112。多个反射堤108的形成可包括任何合适的沉积和图案化制程。
在本发明微型发光二极管显示面板10中的多个反射堤108上设置多个吸光堤110，当环境光进入微型发光二极管显示面板10时，多个吸光堤110可避免环境光被反射堤108反射。如先前所提及，放置多个吸光堤110抑制环境光由多个反射堤108反射。多个吸光堤110的材料可与吸光层106类似，其细节将不于此重复赘述。多个吸光堤110的厚度可大约介于1.0μm和2.0μm之间。多个吸光堤110的形成可与多个反射堤108类似，其细节将不于此重复赘述。
参照图1，多个反射堤108的顶宽度实质上等于多个吸光堤110的底宽度。多个反射堤108和多个吸光堤110横向地围绕并露出微型发光二极管102的顶面。如前述，多个反射堤108的功能可作为光导管结构以反射光线朝向位在上方的多个彩色滤光单元116，且多个吸光堤110可抑制环境光反射。换言之，多个反射堤108和多个吸光堤110构成隔墙，其避免相邻微型发光二极管102所发出的光彼此干扰。反射层104、吸光层106、多个反射堤108、以及多个吸光堤110的配置可抑制环境光反射，并同时地改善对比率和/或吸亮度，进而显示更高质量的最终图像。
在一些实施例中，在多个微型发光二极管102的至少一个上和部分吸光层106上设置色转换材料112，其对应个别的彩色滤光单元116。更具体来说，色转换材料112在显示方向A上位在多个微型发光二极管102的至少一个和多个彩色滤光单元116的至少一个之间。在一些实施例中，色转换材料112可为红色、绿色、蓝色、或其他波长的颜色。在本实施例中，多个色转换材料112包括红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2。根据本公开的一些实施例，多个色转换材料112可改变(来自多个微型发光二极管102的)入射光线的波长。在一些实施例中，红光具有介于605nm和650nm之间的波长，绿光具有介于500nm和550nm之间的波长，而蓝光具有介于400nm和460nm之间的波长。
举例来说，红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2可吸收所发出的蓝光，并转换蓝光波长分别成为红光和绿光的波长。多个色转换材料112的材料可包括硒化镉(cadmium selenide,CdSe)、硫化镉(cadmium sulfide,CdS)、碲化镉(cadmium telluride,CdTe)、氧化锌(zinc oxide,ZnO)、磷化铟、铯铅-卤素化合物(钙钛矿(perovskite)量子点)、氟硅酸钾(potassium fluorosilicate,K2SiF6,(KSF))与β-硅铝氧氮化物(siliconaluminum oxynitride,SiAlON)的磷光体(荧光粉)材料、其他类似材料、或其组合。多个色转换材料112的厚度可等于或小于多个反射堤108的厚度。换言之，在多个反射堤108所定义的至少一个区域内形成色转换材料112。可通过一系列不同步骤的涂布、曝光、和显影制程形成色转换材料112。替代地，可通过喷墨印刷(ink-jet printing)形成色转换材料112。
参照图1，在微型发光二极管显示面板10的中间结构上形成光学层122。光学层122可覆盖线路基板100、多个微型发光二极管102、反射层104、吸光层106、多个反射堤108、多个吸光堤110、以及多个色转换材料112。根据本公开的一些实施例，光学层122可提供结构支撑，并维持线路基板100和后续形成的盖板120之间的空间。如图1所示，光学层122垂直地插入于多个微型发光二极管102和多个彩色滤光单元116之间。光学层122可在显示方向A上具有介于线路基板100和盖板120之间的厚度T。光学层122的厚度T可大约介于15μm和100μm之间，而介于20μm和50μm之间的厚度T对于显示质量是较佳的。可通过旋转涂布、化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)、物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)、高密度等离子体化学气相沉积(high-density plasma chemical vapordeposition,HDP-CVD)、等离子体辅助化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapordeposition,PECVD)、流动性化学气相沉积(flowable chemical vapor deposition,FCVD)、次大气压化学气相沉积(sub-atmospheric chemical vapor deposition,SACVD)、溅镀、其他类似方法、或其组合形成光学层122。
盖板120的功能可作为基础结构，让多个遮光结构114和多个彩色滤光单元116可形成于其上，且亦可针对下方的结构提供机械保护。换言之，在盖板120上排列多个遮光结构114和多个彩色滤光单元116，且将盖板120以倒装的方式通过光学层122黏附至线路基板100。意思是，多个彩色滤光单元116设置于盖板120和线路基板100之间。在本实施例中，红色滤光单元116-1、绿色滤光单元116-2、以及蓝色滤光单元116-3放置对应红色转换材料112-1、绿色转换材料112-2、以及蓝色微型发光二极管102A。可以例如光穿透绝缘材料(如玻璃或透明树脂)形成盖板120。示例的透明树脂包括聚对苯二甲酸乙二(polyethyleneterephthalate,PET)树脂、聚碳酸(polycarbonate,PC)树脂、聚酰亚胺(polyimide,PI)树脂、聚甲基丙烯酸酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、其他类似材料、或其组合。盖板120的厚度可大约介于200μm和600μm之间。在一些实施例中，可通过任何上述沉积方法形成盖板120，其细节将不于此重复赘述。
在盖板120上设置多个遮光结构114。在一些实施例中，排列多个遮光结构114以避免传输穿透相邻彩色滤光单元116的光线彼此干扰，其可能影响显示图像的质量。多个遮光结构114的材料可包括丙烯酸树脂的聚合物光致抗蚀剂材料，其具有吸光色素、染料、其他类似材料、或其组合。多个遮光结构114的厚度可大约介于1.0μm和2.0μm之间。可通过在盖板120上沉积吸光材料层，接着使用光微影和蚀刻制程图案化吸光材料层来形成多个遮光结构114，但本公开实施例并不以此为限。
在盖板120上设置多个彩色滤光单元116，其通过多个遮光结构114被横向地分隔开。在本实施例中，如前述，多个彩色滤光单元116可包括红色滤光单元116-1、绿色滤光单元116-2、以及蓝色滤光单元116-3。多个彩色滤光单元116的目的可进一步过滤所产生的光，以确保示例像素P可显示纯红光、纯绿光、以及纯蓝光。可通过一系列不同步骤的涂布、曝光、和显影制程形成多个彩色滤光单元116。替代地，可通过喷墨印刷形成多个彩色滤光单元116。
图2A～图2H是根据本公开的一些实施例，在制造微型发光二极管显示面板10的中间阶段的剖面示意图。应理解的是，为了简化的目的，省略多个遮光结构114、多个彩色滤光单元116、盖板120、以及光学层122。图2A～图2H的例示将强调反射层104、吸光层106、多个反射堤108、以及多个吸光堤110的形成。
首先，提供线路基板100具有形成于其上的多个微型发光二极管102，且可使用巨量转移制程(mass transfer process)将多个微型发光二极管102转移接合于线路基板100上(其制程可一次转移并接合数千颗至数十万颗微型发光二极管)，如图2A所示。在线路基板100上过度涂布反射层104以覆盖多个微型发光二极管102，如图2B所示。接着，回蚀过度涂布的反射层104直到多个微型发光二极管102的顶面1021和一部分的侧壁1022凸出于反射层104之上。换言之，反射层104可低于多个微型发光二极管102，如图2C所示。然后，在多个微型发光二极管102和反射层104上顺应性地形成吸光层106，如图2D所示。之后，回蚀吸光层106以露出多个微型发光二极管102的顶面1021。较佳的是，吸光层106的表面与多个微型发光二极管102的顶面1021共面，如图2E所示。应注意的是，在此阶段，多个微型发光二极管102的顶面1021通过反射层104和吸光层106露出。
之后，在多个微型发光二极管102和吸光层106上依序地形成第二反射层108’和第二吸光层110’，如图2F所示。接着，通过微影和蚀刻制程将第二反射层108’和第二吸光层110’分别图案化成为多个反射堤108和多个吸光堤110，形成多个容纳空间并露出多个微型发光二极管102的顶面1021和一部分的吸光层106，如图2G所示。然后，将红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2填入容纳空间内，以设置于多个微型发光二极管102(或蓝色微型发光二极管102A)的其中两个之上并横向地介于多个反射堤108之间，如图2H所示。
图3A和图3B是根据本公开的其他实施例，微型发光二极管显示面板20和20’的剖面示意图。图3A的微型发光二极管显示面板20示出替代的设计。相较于图1的微型发光二极管显示面板10，微型发光二极管显示面板20的反射层104包括位在多个微型发光二极管102之间的凹部105。线路基板100、多个微型发光二极管102(例如蓝色微型发光二极管102A)、反射层104、吸光层106、多个反射堤108、多个吸光堤110、多个色转换材料112(包括红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2)、多个遮光结构114、多个彩色滤光单元116(包括红色滤光单元116-1、绿色滤光单元116-2、以及蓝色滤光单元116-3)、盖板120、以及光学层122的特征与图1所示类似，其细节将不于此重复赘述。
参照图3A，回蚀反射层104较长的时间以形成凹部105。后续沉积的吸光层106可采用与反射层104用相同的形貌(topology)，使得吸光层106可具有凹面105S。凹部105的凹面105S低于多个微型发光二极管102的顶面1021，且多个反射堤108坐落于凹部105上。在凹部105的存在下，吸光层106的凹陷轮廓可吸收由多个微型发光二极管102所射出在横向方向上的光，并吸收环境光反射以进一步增加对比率，使得显示图像的质量可进一步提升。
参照图3B，微型发光二极管显示面板20’还包括密封层(sealant layer)124，其中光学层122’被密封层124封住并填入介于线路基板100和盖板120之间的空间。在本实施例中，当从上示图来看时，密封层124围绕示例像素P的数组，以将盖板120黏附至线路基板100，而光学层122’插入于多个微型发光二极管102和多个彩色滤光单元116之间。光学层122’的材料与光学层122类似，其细节将不于此重复赘述。密封层124的横向宽度可大约介于200μm和8mm之间。相较于图3A的微型发光二极管显示面板20，具有密封层124围绕空间周围(从上示图来看)的微型发光二极管显示面板20’可展现出比仅具有光学层122的微型发光二极管显示面板20更强的黏性和结构支撑。
图4是根据本公开的其他实施例，微型发光二极管显示面板30的剖面示意图。相较于图3B的微型发光二极管显示面板20’，微型发光二极管显示面板30包气隙(air gap)126、多一种类型的多个微型发光二极管102、以及少一种类型的色转换材料112。线路基板100、多个微型发光二极管102、反射层104、吸光层106、多个反射堤108、多个吸光堤110、色转换材料112、多个遮光结构114、多个彩色滤光单元116(包括红色滤光单元116-1、绿色滤光单元116-2、以及蓝色滤光单元116-3)、盖板120、以及密封层124的特征与图3B所示类似，其细节将不于此重复赘述。
参照图4，在多个微型发光二极管102和多个彩色滤光单元116之间插入气隙126，而非光学层122’。应注意的是，空气的折射率(refractive index)低于光学层122或122’的材料的折射率。由于在空间内将有较少的折射，最终的图像可能看起来更亮。然而，具有光学层122’填入空间的微型发光二极管显示面板20’可能比微型发光二极管显示面板30展现出更强的整体性和更高的可靠度。
折射率是物质改变光速的特性，其为真空中的光速除以物质中的光速所获得的数值。当光在两个不同的材料之间以一个角度传播时，折射率决定了光传播(折射)的角度。因此，传输穿过光学层122或122’的材料的光线将由传输穿过气隙126的光线折射，因而可能影响显示的图像。
参照图4，微型发光二极管显示面板30包括多个微型发光二极管102的绿色微型发光二极管102B，其取代了多个色转换材料112的绿色转换材料112-2。绿色微型发光二极管102B可发出绿光，因而不需要色转换材料112来转换所发出的光波长。可分别由红色转换材料112-1、绿色微型发光二极管102B、以及蓝色微型发光二极管102A产生每个次像素区的光。应理解的是，红色微型发光二极管很少被使用，因而相关实施例并未于此介绍。取决于设计或应用需求，可搭配选择微型发光二极管102的类型数量和多个色转换材料112的类型数量，只要能够适当地实现显示功能。
图5A和图5B是根据本公开的其他实施例，微型发光二极管显示面板40和40’的剖面示意图。相较于图4的微型发光二极管显示面板30，微型发光二极管显示面板40包括形成在多个彩色滤光单元116的其中一个之上的光子回收层(photon recycling layer)118。线路基板100、多个微型发光二极管102(包括蓝色微型发光二极管102A和绿色微型发光二极管102B)、反射层104、吸光层106、多个反射堤108、多个吸光堤110、色转换材料112(例如红色转换材料112-1)、多个遮光结构114、多个彩色滤光单元116(包括红色滤光单元116-1、绿色滤光单元116-2、以及蓝色滤光单元116-3)、盖板120、密封层124、以及气隙126的特征与图4所示类似，其细节将不于此重复赘述。
参照图5A，当由蓝色微型发光二极管102A发出的蓝光传输穿过红色转换材料112-1时，红色转换材料112-1可能不会完全地转换所发出的光的原始波长成为所欲的波长。针对未被转换成为红光的蓝光，微型发光二极管显示面板40的光子回收层118可将未被转换的蓝光反射回红色转换材料112-1，而非允许未被转换的蓝光被红色滤光单元116-1吸收然后被过滤掉。针对此实施例，光子回收层118也可被称为蓝色光子回收层。应理解的是，光子回收层118放置对应色转换材料112。
光子回收层118(或蓝色光子回收层)的特性是针对蓝光具有高反射性，而针对红光/绿光具有高传输性。比起直接被红色滤光单元116-1过滤掉，可将未被转换的蓝光反射回红色转换材料112-1以再一次尝试转换。若成功地转换，转换后的红光则可传输穿过红色滤光单元116-1。因此，使用光子回收层118可改善微型发光二极管显示面板40的颜色转换效率。光子回收层118可为分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)、图案化胆固醇液晶(patterned cholesteric liquid crystal,P-CLC)、以及蓝色抗传输膜(blue anti-transmission film,BATF)。分布式布拉格反射镜是由具有变化折射率的交错材料的多重膜层所形成的结构，得到在介电波导(waveguide)定期变化的有效折射率。图案化胆固醇液晶可创造任意图案化的圆形极化光学组件。蓝色抗传输膜可改善颜色转换材料的颜色转换效率和稳定性。
参照图5B，微型发光二极管显示面板40’包括介于线路基板100和盖板120之间的光学层122。微型发光二极管显示面板40的密封层124仅部分地填入介于线路基板100和盖板120之间的空间，且具有气隙126产生在被封住的空间中，而微型发光二极管显示面板40’的光学层122完全地填入介于线路基板100和盖板120之间的空间。类似于图3A的微型发光二极管显示面板20，光学层122可展现出比具有密封层124的微型发光二极管显示面板40更强的整体性和更高的可靠度，而从上示图来看，其密封层124仅沿着空间的周围设置。然而，具有气隙126(被封住在空间中)的微型发光二极管显示面板40可得到比具有光学层122填入空间的微型发光二极管显示面板40’更亮的图像。
图6A和图6B是根据本公开的其他实施例，微型发光二极管显示面板50和50’的剖面示意图。相较于图5A，微型发光二极管显示面板50包括在多个彩色滤光单元116的多于一个之上形成的光子回收层118。线路基板100、多个微型发光二极管102(例如蓝色微型发光二极管102A)、反射层104、吸光层106、多个反射堤108、多个吸光堤110、多个色转换材料112(包括红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2)、多个遮光结构114、多个彩色滤光单元116(包括红色滤光单元116-1、绿色滤光单元116-2、以及蓝色滤光单元116-3)、光子回收层118、盖板120、密封层124、以及气隙126的特征与图5A所示类似，其细节将不于此重复赘述。
参照图6A，在红色滤光单元116-1和绿色滤光单元116-2上形成光子回收层118。由于微型发光二极管显示面板50仅包括蓝色微型发光二极管102A搭配红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2，光子回收层118应放置对应红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2两者。在一些实施例中，当由蓝色微型发光二极管102A发出的蓝光未完全地通过红色转换材料112-1被转换成红光和未完全地通过绿色转换材料112-2被转换成绿光时，光子回收层118可允许转换后的红光和转换后的绿光传输，而将未被转换的蓝光反射回红色转换材料112-1和绿色转换材料112-2。如先前所解释，使用光子回收层118可改善微型发光二极管显示面板50的颜色转换效率。
参照图6B，微型发光二极管显示面板50’的光学层122完全地填入介于线路基板100和盖板120之间的空间。类似于图5B的微型发光二极管显示面板40’，光学层122可展现出比具有密封层124的微型发光二极管显示面板50更强的整体性和更高的可靠度，而从上示图来看，其密封层124仅沿着空间的周围设置。然而，具有气隙126(被封住在空间中)的微型发光二极管显示面板50可得到比具有光学层122填入空间的微型发光二极管显示面板50’更亮的图像。
本公开实施例以反射层104和吸光层106替换传统的反射层，并以多个反射堤108和多个吸光堤110替换传统的多个吸光堤。微型发光二极管显示面板的改良结构可助于抑制环境光反射并改善对比率和/或吸亮度，进而显示更高质量的图像。此外，本公开实施例亦示出在反射层104内的凹部105、不同类型的微型发光二极管102或不同类型的色转换材料112、以及在多个彩色滤光单元116的至少一个上的光子回收层118以对应至色转换材料112。取决于设计或应用需求，可选择搭配任何前述特征以产生优越性能的微型发光二极管显示面板。
以上概述数个实施例的特征，以使本发明所属技术领域技术人员可以更加理解本公开实施例的观点。本发明所属技术领域技术人员应该理解，可轻易地以本公开实施例为基础，设计或修改其他制程和结构，以达到与在此介绍的实施例相同的目的和/或优势。本发明所属技术领域技术人员也应该理解到，此类等效的结构并无悖离本公开实施例的精神与范围，且可在不违背本公开实施例的精神和范围之下，做各式各样的改变、取代和替换。因此，本公开实施例的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。另外，虽然本公开已以数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本公开实施例的范围。
整份说明书对特征、优点或类似语言的引用，并非意味可以利用本公开实施例实现的所有特征和优点应该或者可以在本公开的任何单一实施例中实现。相对地，涉及特征和优点的语言被理解为其意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因而，在整份说明书中对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不一定代表相同的实施例。
再者，在一或多个实施例中，可以任何合适的方式组合本公开实施例的所描述的特征、优点和特性。根据本文的描述，所属技术领域技术人员将意识到，可在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实现本公开实施例。在其他情况下，在某些实施例中可识别附加的特征和优点，这些特征和优点可能不存在于本公开的所有实施例中。
Claims (14)
1.一种微型发光二极管显示面板，包括：
线路基板；
多个微型发光二极管，设置于所述线路基板上；
反射层和吸光层，依序地堆栈于所述线路基板上，所述反射层和所述吸光层覆盖所述线路基板的表面，其中所述反射层和所述吸光层覆盖每个微型发光二极管的侧壁并露出每个微型发光二极管的顶面，其中所述吸光层还包括多个凹部，位在所述多个微型发光二极管之间，其中所述多个凹部的表面低于邻近所述多个凹部的所述多个微型发光二极管的顶面；
多个反射堤和多个吸光堤，依序地设置于所述吸光层上，其中所述反射层、所述吸光层、所述多个反射堤、以及所述多个吸光堤在显示方向上彼此重叠；以及
色转换材料，其中所述色转换材料设置于所述多个反射堤之间并覆盖至少一个微型发光二极管的顶面。
2.根据权利要求1的微型发光二极管显示面板，其中在所述显示方向上，所述多个反射堤的厚度和所述多个吸光堤的厚度的总和大于所述反射层的厚度和所述吸光层的厚度的总和。
3.根据权利要求1的微型发光二极管显示面板，其中所述多个反射堤坐落于所述多个凹部上。
4.根据权利要求1的微型发光二极管显示面板，还包括多个彩色滤光单元，分别设置于所述多个微型发光二极管之上，其中所述色转换材料在所述显示方向上位于所述多个微型发光二极管的至少一个与所述多个彩色滤光单元的至少一个之间。
5.根据权利要求4的微型发光二极管显示面板，还包括光子回收层，在所述显示方向上设置于所述多个彩色滤光单元的至少一个与所述色转换材料之间，其中所述光子回收层将未被转换的光反射回所述色转换材料。
6.根据权利要求4的微型发光二极管显示面板，还包括多个遮光结构，设置于所述多个彩色滤光单元之间并在所述显示方向上对应所述多个吸光堤。
7.根据权利要求6的微型发光二极管显示面板，还包括盖板，其中所述多个遮光结构和所述多个彩色滤光单元设置于所述盖板上。
8.根据权利要求7的微型发光二极管显示面板，还包括密封层，设置于所述线路基板与所述盖板之间，其中所述密封层连接所述线路基板与所述盖板并在所述线路基板与所述盖板之间形成空间。
9.根据权利要求7的微型发光二极管显示面板，还包括光学层，其中所述光学层填充于所述线路基板与所述盖板之间并连接所述线路基板与所述盖板。
10.根据权利要求8的微型发光二极管显示面板，其中所述空间是充填气体。
11.一种微型发光二极管显示面板的形成方法，包括：
提供线路基板；
通过巨量转移制程将多个微型发光二极管转移接合于所述线路基板上；
形成第一反射层于所述线路基板上，其中所述第一反射层覆盖所述线路基板和每个微型发光二极管的侧壁；
形成第一吸光层覆盖所述第一反射层和所述多个微型发光二极管；
回蚀所述第一吸光层直到每个微型发光二极管的顶面露出，其中所述第一吸光层还包括多个凹部，位在所述多个微型发光二极管之间，其中所述多个凹部的表面低于邻近所述多个凹部的所述多个微型发光二极管的顶面；
形成第二反射层和第二吸光层于所述多个微型发光二极管和所述第一吸光层上；
图案化所述第二反射层和所述第二吸光层分别成为多个反射堤和多个吸光堤；以及
将色转换材料横向地填入所述多个反射堤之间，其中所述色转换材料覆盖所述多个微型发光二极管至少一个的顶面。
12.根据权利要求11的微型发光二极管显示面板的形成方法，其中形成所述第一反射层于所述线路基板上包括：
涂布所述第一反射层于所述线路基板上，且覆盖每个微型发光二极管的顶面和侧壁；以及
回蚀所述第一反射层以露出每个微型发光二极管的顶面和部分侧壁。
13.根据权利要求11的微型发光二极管显示面板的形成方法，还包括：
提供盖板；
形成多个彩色滤光单元于所述盖板上；
将所述多个彩色滤光单元与所述多个微型发光二极管对准；以及
连接所述盖板至所述线路基板。
14.根据权利要求13的微型发光二极管显示面板的形成方法，还包括：
形成光子回收层于所述多个彩色滤光单元的至少一个与所述色转换材料之间。
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