TWI719775B

TWI719775B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI719775B
Application number: TW108147577A
Authority: TW
Inventors: 孫聖淵; 林靖翔
Original assignee: 錼創顯示科技股份有限公司
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2021-02-21
Also published as: TW202125798A; US20210202804A1

Abstract

一種顯示裝置，包括一基板、一電路層、多個發光元件、一第一圖案化吸光層及一第二圖案化吸光層。電路層配置於基板上，這些發光元件分佈於電路層上。第一圖案化吸光層配置於電路層上，且位於這些發光元件旁。第二圖案化吸光層配置於第一圖案化吸光層上。第二圖案化吸光層的厚度大於第一圖案化吸光層的厚度，且在相同厚度下第一圖案化吸光層的光密度大於第二圖案化吸光層的光密度。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置。

隨著顯示技術的發展，色彩飽和度與對比更佳的自發光顯示器逐漸受到重視。自發光顯示器例如為有機發光二極體顯示器（organic light-emitting diode display, OLED display）或微型發光二極體顯示器（micro-light-emitting-diode display, micro-LED display）。

自發光顯示器的一個子畫素就是一顆如微型發光二極體的發光元件，而發光元件所發出的側向光容易對周圍的畫素形成干擾，此現象可稱為串擾（crosstalk）。為了有效抑制串擾現象，發展出在每一顆發光元件周圍形成黑色矩陣（black matrix）的方法，以吸收發光元件所發出的側向光。

黑色矩陣的製作一般是利用微影製程對吸光光阻加工來實現。然而，當將吸光光阻形成於發光元件周圍的電路層上以後，利用光源發出光線照射吸光光阻以進行曝光時，吸光光阻下方的電路層容易反射光線而使得吸光光阻的曝光範圍變得不精準，進而造成之後的顯影不佳的問題。

另一方面，若為了避免電路層反射太多光線，而將光源所發出的光線的光強度調低時，則光線易被吸光光阻吸收而較少抵達吸光光阻的底部。如此一來，吸光光阻在顯影時欲留下來的部分（即曝光的部分）易從底部剝離，進而導致製程的失敗或結構的不穩定。

本發明提供一種顯示裝置，其具有穩定的結構及精準的發光區域，且由於其結構能有效提升製程良率，而使其可以具有較低的成本。

本發明的一實施例提出一種顯示裝置，包括一基板、一電路層、多個發光元件、一第一圖案化吸光層及一第二圖案化吸光層。電路層配置於基板上，這些發光元件分佈於電路層上。第一圖案化吸光層配置於電路層上，且位於這些發光元件旁。第二圖案化吸光層配置於第一圖案化吸光層上。第二圖案化吸光層的厚度大於第一圖案化吸光層的厚度，且在相同厚度下第一圖案化吸光層的光密度（optical density）大於第二圖案化吸光層的光密度。

在本發明的實施例的顯示裝置中，由於採用了第一圖案化吸光層與第二圖案化吸光層，其中第一圖案化吸光層的厚度小於第二圖案化吸光層的厚度，且在相同厚度下第一圖案化吸光層的光密度大於第二圖案化吸光層的光密度，因此當製作第二圖案化吸光層而進行曝光時，第一圖案化吸光層可以有效阻擋曝光源的光線抵達電路層而被電路層反射。如此一來，電路層反射光線而造成曝光區域不精確的問題或是因底部曝光不夠而導致第二圖案化吸光層剝離的現象便能夠被有效地避免。如此一來，本發明的實施例的顯示裝置便能夠具有穩定的結構及精準的發光區域。此外，本發明的實施例的顯示裝置的結構更能有效提升製程良率，進而使顯示裝置的製作成本降低。

圖1為本發明的一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。請參照圖1，本實施例的顯示裝置100包括一基板110、一電路層120、多個發光元件130、一第一圖案化吸光層140及一第二圖案化吸光層150。基板110例如是顯示裝置100的底板，例如為玻璃基板。然而，在其他實施例中，基板110也可以是矽基板或其他材質的基板。電路層120配置於基板110上。舉例而言，電路層120例如是顯示面板的薄膜電晶體（thin film transistor, TFT）電路層，其可包括多個薄膜電晶體及分別與其電性連接的多條掃描線（scan line）與資料線（data line）或還包括其他驅動線路（例如電源線（power line）等。在本實施例中，電路層120例如是金屬電路層。這些發光元件130分佈於電路層120上，且與電路層120電性連接。在本實施例中，這些發光元件130例如是微型發光二極體(micro LED)，例如是微型發光二極體晶粒，其包含堆疊的N型半導體層、發光層及P型半導體層。然而，在其他實施例中，這些發光元件130也可以是有機發光二極體(OLED)或其他適當的發光元件。每一個發光元件130可形成一個子畫素，且這些發光元件130可在基板110上排列成各種形式的二維矩陣而形成陣列排列的複數個顯示畫素，以使這些發光元件130發光時可以形成顯示畫面。

第一圖案化吸光層140配置於電路層120上，且位於這些發光元件130旁。在本實施例中，至少部分的第一圖案化吸光層140位於這些發光元件130之間。舉例而言，第一圖案化吸光層140可以圍繞每一個發光元件130的四周。第二圖案化吸光層150配置於第一圖案化吸光層140上。在本實施例中，至少部分的第二圖案化吸光層150位於這些發光元件130之間，例如第二圖案化吸光層150圍繞每一個發光元件130的四周。第一圖案化吸光層140與第二圖案化吸光層150可作為顯示裝置100的黑色矩陣，以抑制相鄰兩發光元件130之間的串擾問題。

在本實施例中，第二圖案化吸光層150的厚度T2大於第一圖案化吸光層140的厚度T1，且在相同厚度下第一圖案化吸光層140的光密度大於第二圖案化吸光層150的光密度。光密度越高，對照射其上的光線的吸光率越高。光密度等於1時，對於照射其上的光線的吸光率為90%，也就是有10%的光線可以穿透，即穿透率為10%。光密度等於2時，對於照射其上的光線的吸光率為99%，而穿透率為1%。光密度等於3時，對於照射其上的光線的吸光率為99.9%，而穿透率為0.1%。光密度等於4時，對於照射其上的光線的吸光率為99.99%，而穿透率為0.01%，以此類推。在本實施例中，第一圖案化吸光層140的光密度大於3，而第二圖案化吸光層150的光密度大於2。第一圖案化吸光層140的材質例如是吸光光阻或氧化金屬，第二圖案化吸光層150的材質例如是吸光光阻。

此外，在本實施例中，第一圖案化吸光層140的厚度T1小於2微米，第二圖案化吸光層150的厚度T2大於5微米。發光元件130為微型發光二極體，其厚度T4約為5微米至10微米，也就是第一圖案化吸光層140的厚度T1小於這些發光元件130的厚度T4，但第一圖案化吸光層140的厚度T1與第二圖案化吸光層150的厚度T2加起來大於發光元件130的厚度T4。

圖2為本發明的另一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。請參照圖2，本實施例的顯示裝置100’類似於圖1的顯示裝置100，而兩者的差異如下所述。本實施例的顯示裝置100’的發光元件130’為有機發光二極體，第一圖案化吸光層140的厚度T1大於這些發光元件130的厚度T4。其中，發光元件130的厚度T4約為100奈米至500奈米。

圖3A至圖3D繪示圖1之顯示裝置的黑色矩陣的製作過程的局部剖面示意圖，為了圖式的簡潔性，這些圖都只畫了包含一個發光元件130的局部區域，而實際上的顯示裝置是會有多個發光元件130，如圖1所繪示。請先參照圖3A，首先，先在基板110上製作電路層120，然後再將發光元件130貼附於電路層120上。接著，如圖3B所繪示，在發光元件130的周圍形成第一圖案化吸光層140，形成的方式可以是微影製程或塗布製程。

然後，如圖3C所繪示，在基板110、電路層120、發光元件130及第一圖案化吸光層140上整面塗佈吸光光阻材料150a。之後，如圖3D所繪示，透過光罩50對吸光光阻材料150a照射曝光光線60，以對吸光光阻材料150a進行特定區域（例如預定形成圖1的第二圖案化吸光層150的區域）的曝光。此時，第一圖案化吸光層140因為吸光能力較佳，所以可以避免曝光光線60傳遞至電路層120而被電路層120反射，進而改善因反射光導致吸光光阻材料150a曝光範圍不精確的問題。在本實施例中，曝光光線60例如是紫外光。然而，在其他實施例中，曝光光線60也可以是可見光，曝光光線60所選的波段視採用的吸光光阻材料而定。

最後，對吸光光阻材料150a進行顯影，則吸光光阻材料150a中被曝光光線60照射到的部分便可以留下來，而成為第二圖案化吸光層150。換言之，第二圖案化吸光層150是以微影製程所製作。

在本實施例的顯示裝置100中，由於採用了第一圖案化吸光層140與第二圖案化吸光層150，其中第一圖案化吸光層140的厚度T1小於第二圖案化吸光層150的厚度T2，且在相同厚度下第一圖案化吸光層140的光密度大於第二圖案化吸光層150的光密度，因此當製作第二圖案化吸光層150而進行曝光時，第一圖案化吸光層140可以有效阻擋曝光源的光線抵達電路層120而被電路層反射。如此一來，電路層120反射光線而造成曝光區域不精確的問題或是因底部曝光不夠而導致第二圖案化吸光層150剝離的現象便能夠被有效地避免。如此一來，本實施例的顯示裝置100便能夠具有穩定的結構及精準的發光區域。此外，本實施例的顯示裝置100的結構更能有效提升製程良率，進而使顯示裝置100的製作成本降低。

圖4為本發明的另一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。請參照圖4，本實施例的顯示裝置100b類似於圖1的顯示裝置100，而兩者的差異如下所述。本實施例的顯示裝置100b更包括一第三圖案化吸光層160，配置於第二圖案化吸光層150上。第二圖案化吸光層150與第三圖案化吸光層160具有多個暴露出這些發光元件130的開口P。在本實施例中，顯示裝置100b更包括多個量子點層（quantum dot layer）170，分別配置於至少部分的這些發光元件130上，例如這些量子點層170配置於至少部分的這些開口P中。舉例而言，發光元件130例如是可以發出藍光，而量子點層170可分為可將藍光轉換為紅光的量子點層172，及可將藍光轉換為綠光的量子點層174。藉由在部分的這些發光元件130上配置量子點層172，另一部分的這些發光元件130上配置量子點層174，而其餘的這些發光元件130上不配置量子點層，則可形成紅、綠及藍等三色的子畫素，以形成彩色畫面。然而，在另一實施例中，發光元件130也可以是發出紫外光，而每一發光元件130上皆配置量子點層，且這些量子點層可分為把紫外光轉換成紅光、綠光及藍光的量子點層，如此亦可形成彩色畫面。或者，在其他實施例中，亦可以採用產生其他光色的量子點層，或發出其他光色的發光元件，本發明並不以此為限。

在本實施例中，第三圖案化吸光層160的厚度T3大於第一圖案化吸光層140的厚度T1。此外，在本實施例中，在相同厚度下第一圖案化吸光層140的光密度大於第三圖案化吸光層160的光密度。第三圖案化吸光層160可採用與第二圖案化吸光層150相同或相似的材料或厚度，但本發明不以此為限。

此外，圖1的顯示裝置100的至少部分的這些發光元件130上也可以配置如圖4的量子點層170，以形成其他實施例。

圖5為本發明的另一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。請參照圖5，本實施例的顯示裝置100c類似於圖4的顯示裝置100b，而兩者的差異如下所述。本實施例的顯示裝置100c的一第三圖案化吸光層160’是內縮設置於第二圖案化吸光層150上，避免第二圖案化吸光層150與第三圖案化吸光層160’的堆疊結構形成底切（undercut）。可確保開口P中的量子點層170充填較佳。設計第三圖案化吸光層160與第二圖案化吸光層150一樣寬度，若是曝光對準時稍有偏移，就容易導致第三圖案化吸光層160有一邊突出於第二圖案化吸光層150，會造成良率降低。而在本實施例中，第三圖案化吸光層160’是內縮設置於第二圖案化吸光層150上，而使第三圖案化吸光層160’的寬度略小於第二圖案化吸光層150的寬度，則可有效提高對曝光誤差的容忍度。

綜上所述，在本發明的實施例的顯示裝置中，由於採用了第一圖案化吸光層與第二圖案化吸光層，其中第一圖案化吸光層的厚度小於第二圖案化吸光層的厚度，且在相同厚度下第一圖案化吸光層的光密度大於第二圖案化吸光層的光密度，因此當製作第二圖案化吸光層而進行曝光時，第一圖案化吸光層可以有效阻擋曝光源的光線抵達電路層而被電路層反射。如此一來，電路層反射光線而造成曝光區域不精確的問題或是因底部曝光不夠而導致第二圖案化吸光層剝離的現象便能夠被有效地避免。如此一來，本發明的實施例的顯示裝置便能夠具有穩定的結構及精準的發光區域。此外，本發明的實施例的顯示裝置的結構更能有效提升製程良率，進而使顯示裝置的製作成本降低。

50:光罩

60:曝光光線

100、100’、100b、100c:顯示裝置

110:基板

120:電路層

130、130’:發光元件

140:第一圖案化吸光層

150:第二圖案化吸光層

150a:吸光光阻材料

160:第三圖案化吸光層

170、172、174:量子點層

P:開口

T1、T2、T3、T4:厚度

圖1為本發明的一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。圖2為本發明的另一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。圖3A至圖3D繪示圖1之顯示裝置的黑色矩陣的製作過程的局部剖面示意圖。圖4為本發明的另一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。圖5為本發明的另一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。

100:顯示裝置

110:基板

120:電路層

130:發光元件

140:第一圖案化吸光層

150:第二圖案化吸光層

T1、T2、T4:厚度

Claims

一種顯示裝置，包括：一基板；一電路層，配置於該基板上；多個發光元件，分佈於該電路層上；一第一圖案化吸光層，配置於該電路層上，且位於該些發光元件旁；以及一第二圖案化吸光層，配置於該第一圖案化吸光層上，其中該第二圖案化吸光層的厚度大於該第一圖案化吸光層的厚度，該第一圖案化吸光層的光密度大於3，且在相同厚度下該第一圖案化吸光層的光密度大於該第二圖案化吸光層的光密度。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，更包括多個量子點層，分別配置於部分的該些發光元件上。
如申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，其中該些發光元件為微型發光二極體。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中至少部分的該第一圖案化吸光層位於該些發光元件之間。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第一圖案化吸光層的厚度小於2微米。
如申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，其中該第二圖案化吸光層的厚度大於5微米。
如申請專利範圍第6項所述的顯示裝置，其中該第二圖案化吸光層的光密度大於2。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第一圖案化吸光層的厚度小於該些發光元件的厚度。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該些發光元件為有機發光二極體。
如申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，更包括一第三圖案化吸光層，配置於該第二圖案化吸光層上，其中該第二圖案化吸光層與該第三圖案化吸光層具有多個暴露出該些發光元件的開口，且該些量子點層配置於該些開口中。
如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中該第三圖案化吸光層的厚度大於該第一圖案化吸光層的厚度。
如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中在相同厚度下該第一圖案化吸光層的光密度大於該第三圖案化吸光層的光密度。