微发光二极管阵列与其制造方法技术

本发明专利技术实施例提供一种微发光二极管阵列与其制造方法，其包含基板，在基板上形成磊晶层，以及在磊晶层上形成薄膜转换层。可通过微影制程(lithography)定义像素，像素的尺寸可以非常小。此制造方法的特征是不需要巨量转移。移。移。

【技术实现步骤摘要】
微发光二极管阵列与其制造方法


[0001]本专利技术是有关于一种微发光二极管阵列显示器与其制造方法。

技术介绍

[0002]微发光二极管(microLED)，也称为「mLED」或「μLED」，是一种新兴的平板显示技术。微发光二极管显示器由形成个别像素的微发光二极管管阵列组成。与广泛使用的液晶显示(LCD)技术相比，微发光二极管显示器可提供更好的对比度、反应时间，以及能源效率。
[0003]与传统LCD系统相比，有机发光二极管(OLED)和微发光二极管都能大大降低能耗。与OLED不同，微发光二极管基于传统的氮化镓(GaN)发光二极管技术，其提供比OLED产品高得多的总亮度，高达30倍，以及更高效率(lux/W)。
[0004]一般LED的晶粒尺寸介于200至300微米(micrometer,μm)，次毫米发光二极管(Mini LED)的晶粒尺寸约介于50至100微米，而微发光二极管(Micro LED)则是约15微米。
[0005]在微发光二极管显示器的生产过程中，必须将厚度约4～5μm磊晶层用物理或化学机制剥离(Lift-off)，移植至电路基板上。目前μLED最大的生产挑战就在于如何把巨量的微米等级的磊晶层，通过高准度的装置，将之布置在目标基板或者电路上，而此程序被称为巨量转移(Mass Transfer)。
[0006]以一个4K电视为例，需要转移的晶粒就高达2400万颗，即使一次转移1万颗，也需要重复2400次。巨量转移的良率与效率具备很高的技术难度，因此目前业界正积极研究突破之道。

技术实现思路

[0007]本专利技术是有关于一种微发光二极管阵列与其制造方法。
[0008]根据本专利技术一实施例，一种微发光二极管阵列，包含基板、多个磊晶层、多个第一薄膜转换层，以及多个第二薄膜转换层。该多个磊晶层位于该基板上，用以发出第一颜色的光。该多个第一薄膜转换层分别形成在该些磊晶层的多个第一上表面上。该多个第二薄膜转换层分别形成在该些磊晶层的多个第二上表面上。其中，每个薄膜转换层包含一种或多种发光材料以及基体。每个该发光材料可吸收该第一颜色的光后再重新发出另一种颜色的光。该基体可消除该一种或多种发光材料形成薄膜后的晶粒边界及光散射。
[0009]较佳地，其中每个该磊晶层定义一个像素，其尺寸≦15μm。
[0010]较佳地，更包含多个第三薄膜转换层分别形成在该些磊晶层的多个第三上表面上。
[0011]较佳地，其中该一种或多种发光材料包含非稀土元素的有机染料，该基体使该有机染料保有在溶液态时的极性，进一步保留其吸收及放光波长。
[0012]较佳地，其中该有机染料包含C545T或DCJTB。
[0013]较佳地，其中该基体包含高分子聚合物。
[0014]较佳地，其中该高分子聚合物包含聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，
PVP)、环氧树脂(epoxy)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)，或聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)。
[0015]根据本专利技术另一实施例，一种微发光二极管阵列的制造方法，包含下列步骤：提供基板；形成多个磊晶层在该基板的表面上，每个该磊晶层可发出第一颜色的光；形成多个第一薄膜转换层在该些磊晶层的多个第一上表面上；以及形成多个第二薄膜转换层在该些磊晶层的多个第二上表面上；其中，形成该多个第一薄膜转换层以及该多个第二薄膜转换层的方法，包含：将一种或多种有机染料以及基体溶于溶剂中，以制备成发光溶液；将该发光溶液形成于该第一上表面或第二上表面上；使该溶剂自该发光溶液中移除，以形成该第一薄膜转换层或该第二薄膜转换层；其中，每个有机染料可吸收该第一颜色的光后再重新发出另一种颜色的光，该基体消除该一种或多种有机染料形成该第一薄膜转换层或该第二薄膜转换层后的晶粒边界及光散射。
[0016]较佳地，其中每个该磊晶层定义一个像素，其尺寸≦15μm。
[0017]较佳地，其中该基体包含成膜性高分子聚合物。
[0018]较佳地，其中该溶剂包含乙醇、氯仿、二氯甲烷，以及其他可以溶解该一种或多种有机染料及该高成膜性高分子聚合物的溶剂。
[0019]较佳地，其中该有机染料为非稀土元素。
[0020]较佳地，其中将该发光溶液形成于该该第一上表面或第二上表面上的方法包含旋转涂布、浸渍涂布、喷墨印刷、网版印刷，或刮刀涂布。
[0021]本专利技术可克服微发光二极管(micro-LED)阵列在传统制造过程中巨量转移的难题。传统制造过程中，晶粒在转移过程中可能会损毁，以及转移后的对位必须精准。如果转移良率无法接近100％，则显示器上会产生暗斑或缺陷，以至浪费整个显示面板。
[0022]本专利技术的薄膜转换层为连续膜、不具有晶粒边界。相较之下，传统量子点萤光膜可明显观察到涂布不均匀及具有晶粒边界，这会造成(蓝)光激发萤光材料后产生内吸收损耗及光色散的问题，进而导致整体发光效率不高。根据本专利技术提供的微发光二极管阵列与其制法，不需要巨量转移，可大幅提升良率，并省下大量的时间。此外，本专利技术的薄膜转换层可配合传统微影制程(lithography)加以图案化来定义像素，像素尺寸可以小于10μm。另外在亮度、驱动功率及PPI(每英吋像素)都比OLED更具有优势。
附图说明
[0023]图1A至1F为示意图，显示根据本专利技术一实施例微发光二极管阵列的制法。
[0024]图2A和图2B为根据本专利技术一实施例薄膜转换层以及磊晶层激发光的光谱图。
[0025]图3A和图3B为根据本专利技术另一实施例薄膜转换层以及磊晶层激发光的光谱图。
[0026]图4为根据本专利技术另一实施例微发光二极管阵列的示意图。
[0027]图5为根据本专利技术另一实施例微发光二极管阵列的制造方法的流程图。
[0028]图6A为根据本专利技术实施例薄膜转换层的剖视扫描电子显微镜图。
[0029]图6B为根据本专利技术实施例薄膜转换层的俯视扫描电子显微镜图。
[0030]【主要元件符号说明】
[0031]10 基板
[0032]11 磊晶层
[0033]11a 第一上表面
[0034]11b 第二上表面
[0035]11c 第三上表面
[0036]12 第一遮罩
[0037]12a 开口
[0038]13 第一薄膜转换层
[0039]14 保护层
[0040]15 第二遮罩
[0041]15a 开口
[0042]16 第二薄膜转换层
[0043]17 第三薄膜转换层
[0044]51 提供基板
[0045]52 形成多个磊晶层在该基板的表面上，每个该磊晶层可发出第一颜色的光
[0046]53 形成多个第一薄膜转换层在该些磊晶层的多个第一上表面上
[0047]54 形成多个第二薄膜转换层在该些磊晶层的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微发光二极管阵列，其特征在于包含：基板；多个磊晶层，位于该基板上，用以发出第一颜色的光；多个第一薄膜转换层，分别形成在该些磊晶层的多个第一上表面上；以及多个第二薄膜转换层，分别形成在该些磊晶层的多个第二上表面上；其中，每个该第一薄膜转换层与该第二薄膜转换层包含：一种或多种发光材料，每个发光材料可吸收该第一颜色的光后再重新发出另一种颜色的光；以及基体，使消除该一种或多种发光材料形成薄膜后的晶粒边界及光散射。2.根据权利要求1所述的微发光二极管阵列，其特征在于：其中每个该磊晶层定义一个像素，其尺寸≦15μm。3.根据权利要求1所述的微发光二极管阵列，其特征在于：更包含多个第三薄膜转换层分别形成在该些磊晶层的多个第三上表面上。4.根据权利要求1所述的微发光二极管阵列，其特征在于：其中该一种或多种发光材料包含非稀土元素的有机染料，该基体使该有机染料保有在溶液态时的极性，进一步保留其吸收及放光波长。5.根据权利要求4所述的微发光二极管阵列，其特征在于：其中该有机染料包含C545T或DCJTB。6.根据权利要求1所述的微发光二极管阵列，其特征在于：其中该基体包含高分子聚合物。7.根据权利要求6所述的微发光二极管阵列，其特征在于：其中该高分子聚合物包含聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯，或聚二甲基硅氧烷。8.一种微发光二极管阵列的制造方法，其特征在于，包含下列步...

【专利技术属性】
技术研发人员：林清富，林峻宇，林仪姗，黄容宽，
申请(专利权)人：林清富，
类型：发明
国别省市：