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TWI588984B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI588984B
TWI588984B TW105107796A TW105107796A TWI588984B TW I588984 B TWI588984 B TW I588984B TW 105107796 A TW105107796 A TW 105107796A TW 105107796 A TW105107796 A TW 105107796A TW I588984 B TWI588984 B TW I588984B
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TW
Taiwan
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light
substrate
layer
display device
emitting diode
Prior art date
Application number
TW105107796A
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English (en)
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TW201733105A (zh
Inventor
毛立維
劉同凱
陳柏鋒
謝朝樺
Original Assignee
群創光電股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US15/431,831 priority patent/US9941452B2/en
Application granted granted Critical
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Publication of TW201733105A publication Critical patent/TW201733105A/zh

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    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
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    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Description

顯示裝置
本揭露內容是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種具有發光二極體之顯示單元的顯示裝置。
由於人們追求人眼可視畫面的高亮度與高色彩，而主導了彩色顯示器技術的開發與應用。在日常生活中，顯示器的應用亦隨處可見，例如廣告看板、電視、車用導航....等。然而，從早期陰極射線管(CRT)螢幕、電漿螢幕、液晶螢幕到有機發光二極體(OLED)螢幕，各類型的顯示螢幕之開發皆遇到類似的一些問題。
舉例而言，電能的損耗通常會隨著顯示螢幕的解析度提高而急遽上升，解析度的增加通常會伴隨混色的情況產生，而軟性基板在顯示螢幕中的應用仍受限於製程的極限，不易製作與量產。因此，如何提供一種具有良好顯示品質且具有製程競爭力的顯示面板，乃為相關業者努力之課題之一。
本揭露內容係有關於一種顯示裝置。實施例之顯示 裝置中，遮光結構環繞顯示單元，因此可以將一個顯示單元中的發光二極體晶片發出的光線限制在遮光結構環繞的範圍內，因而可以降低相鄰的顯示單元之間的光線發生混光的情形。以下係參照所附圖式詳細敘述本揭露內容之實施例。
根據本揭露內容之一實施例，係提出一種顯示裝置。顯示裝置包括一第一基板、一顯示單元、一第二基板以及一遮光結構。顯示單元設置於第一基板上，且顯示單元包括一發光二極體晶片。遮光結構環繞顯示單元之發光二極體晶片，且位於第一基板和第二基板之間。
為了對本揭露內容之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10、20、20A~20C、30、40、50A~50F‧‧‧顯示裝置
100‧‧‧第一基板
200‧‧‧顯示單元
210、210R、210G、210B‧‧‧發光二極體晶片
210a‧‧‧長邊
210b‧‧‧短邊
210c‧‧‧底部
211‧‧‧P型層
213‧‧‧發光層
215‧‧‧N型層
216‧‧‧散光結構
217‧‧‧接觸墊
218‧‧‧第一材料層
219‧‧‧第二材料層
300‧‧‧第二基板
300a、300b‧‧‧表面
310‧‧‧微結構
400‧‧‧遮光結構
500‧‧‧彩色濾光層
500R、500G、500B‧‧‧顏色區域
600‧‧‧螢光層
610‧‧‧遮光層
700‧‧‧圖案化平坦層
700c‧‧‧凹槽
800‧‧‧薄膜電晶體元件
810‧‧‧半導體層
820‧‧‧閘極
830‧‧‧汲極/源極
840‧‧‧閘極絕緣層
850‧‧‧保護層
900‧‧‧膠層
910‧‧‧第一電極層
920‧‧‧第二電極層
930‧‧‧微粒子
940‧‧‧螢光體粒子
950‧‧‧量子點
1B-1B’、2-2’‧‧‧剖面線
H、H1‧‧‧高度
L、L’、L”‧‧‧光線
S1‧‧‧第一側面
S2‧‧‧第二側面
W、W1、W2‧‧‧寬度
α‧‧‧頂角
β‧‧‧第一底角
γ‧‧‧第二底角
第1A圖繪示根據本揭露內容一實施例之顯示裝置的上視圖。
第1B圖繪示沿第1A圖的剖面線1B-1B’之剖視圖。
第2A圖繪示根據本揭露內容另一實施例之顯示裝置的上視圖。
第2B圖繪示根據本揭露內容又一實施例之顯示裝置的上視圖。
第3A~3C圖繪示根據本揭露內容一些實施例之顯示裝置沿第2A圖的剖面線2-2’的剖視圖。
第4A~4B圖繪示根據本揭露內容一些實施例之接觸墊的上視圖。
第5圖繪示根據本揭露內容另一實施例之顯示裝置的剖視圖。
第6圖繪示根據本揭露內容一實施例之第二基板、膠層和發光二極體晶片的局部剖視圖。
第7圖繪示根據本揭露內容一實施例之膠層和發光二極體晶片的局部剖視圖。
第8圖繪示根據本揭露內容另一實施例之膠層和發光二極體晶片的局部剖視圖。
第9圖繪示根據本揭露內容一實施例之發光二極體晶片的局部剖視圖。
第10A~10B圖、第11A~11B圖、第12A~12B圖、第13A~13B圖、第14A~14B圖和第15A~15B圖繪示根據本揭露內容一些實施例之顯示裝置及組裝的示意圖。
根據本揭露內容之實施例，顯示裝置中，遮光結構環繞顯示單元，因此可以將一個顯示單元中的發光二極體晶片發出的光線限制在遮光結構環繞的範圍內，因而可以降低相鄰的顯示單元之間的光線發生混光的情形。以下係參照所附圖式詳細敘述本揭露內容之實施例。圖式中相同的標號係用以標示相同或類似之部分。需注意的是，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，實施例所提出的細部結構僅為舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些結構加以修飾或變化。
第1A圖繪示根據本揭露內容一實施例之顯示裝置的上視圖，第1B圖繪示沿第1A圖的剖面線1B-1B’之剖視圖。如第1A~1B圖所示，顯示裝置10包括一第一基板100、一顯示單元200、一第二基板300以及一遮光結構400。顯示單元200設置於第一基板100上，且顯示單元200包括一發光二極體晶片210。遮光結構400環繞顯示單元200，遮光結構400位於第一基板100和第二基板300之間，且遮光結構400接觸第一基板100及第二基板300。
實施例中，遮光結構400例如是以吸光材料或可反射光之材料製作而成，因此光線難以穿過遮光結構400。實施例中，遮光結構400環繞顯示單元200並抵接第一基板100及第二基板300，因此可以將一個顯示單元200中的發光二極體晶片210發出的光線限制在遮光結構400環繞的範圍內，因而可以降低相鄰的顯示單元200之間的光線發生混光的情形。遮光結構400的高度H可介於3~30微米(μm)，較佳的是介於5~25微米(μm)，遮光結構400的頂部至少高於發光二極體晶片210頂部，換句話說，發光二極體晶片210頂部不接觸第二基板300，且與第二基板300具有一間距。遮光結構400可由朝向第一方向延伸的牆體與朝向第二方向延伸的另一牆體交錯構成網狀樣態，形成許多網格開口，而第一方向及第二方向可以是X軸及Y軸。遮光結構400鄰近第一基板100的底面寬度(面積)較佳地大於鄰近第二基板300的頂面寬度(面積)，但不以此為限，亦可為鄰近第一基板100的底面寬度(面積)小於或等於鄰近第二基板300的頂面寬度(面積)，遮光結構400側面可以是平面或曲面形態。
如第1B圖所示，本實施例中，一個顯示單元200包括一個發光二極體晶片210。如第1A~1B圖所示，遮光結構400環繞發光二極體晶片210，且於垂直第一基板100或第二基板300方向觀察，遮光結構400所圍設面積大於該發光二極體晶片210所佔面積，發光二極體晶片210位於遮光結構400之單一網格開口之中。於其他實施例中，一個顯示單元200可包括複數個發光二極體晶片210，該些發光二極體晶片210可以提供相同色光或不同色光，例如該些發光二極體晶片210可以皆為白光發光二極體晶片，或是該些發光二極體晶片210可以是紅色發光二極體晶片、藍色發光二極體晶片及綠色發光二極體晶片的集合，且於垂直第一基板100或第二基板300方向觀察，遮光結構400所圍設面積大於該些發光二極體晶片210所佔面積之和，而該些發光二極體晶片210位於遮光結構400之單一網格開口之中。
實施例中，如第1B圖所示，詳細來說，發光二極體晶片210包括一發光層213，遮光結構400環繞發光層213。於其他實施例中，發光二極體晶片210可以是包括複數發光層213之複合結構。
實施例中，遮光結構400抵接面向發光面的第二基板300且環繞顯示單元200，因此可以將一個顯示單元200的光線限制在遮光結構400環繞的範圍內，而從顯示單元200的頂部(第二基板300)出光，因而可以降低相鄰的顯示單元200之間的光線發生混光的情形。舉例而言，一個顯示單元200可包括一個發光二極體晶片210，此顯示單元200例如是一個次畫素，遮光結構400使得相鄰次畫素的光線不會互相干擾。
實施例中，如第1B圖所示，承載顯示單元200且位於顯示單元200背側的第一基板100，其材料可以是透光的玻璃、藍寶石(sapphire)、塑膠或其他透光材料，亦可以是難以透光玻璃纖維(glass fiber)或不透光的金屬箔(metal foil)及矽(Si)等。由於第二基板300位於顯示單元200之出光側，因此材料需選用透光材質，如玻璃、藍寶石(sapphire)、塑膠或其他透光材料。遮光結構400例如可具有一高度H，高度H例如是3~30微米(μm)，甚至5~25微米(μm)的網狀圍牆樣態，其材料可以是添加有黑色物質(例如碳)的有機材料或無機材料，或是表面鍍有反射金屬的有機材料塊體或無機材料塊體，其底部寬度可大於、小於或等於頂部寬度。實施例中，一個發光二極體晶片210的特徵尺寸(長或寬之最大值)例如是1~100微米(μm)。換言之，本揭露內容之實施例中，顯示單元200係採用微米級發光二極體晶片(micro LED chip，μ LED)。
實施例中，如第1B圖所示，顯示單元200可更包括複數個接觸墊217(如第1B圖所示的兩個接觸墊217例如是一第一接觸墊和一第二接觸墊)，第一基板100可包括一薄膜電晶體元件(未繪示於第1A~1B圖中)及一訊號電極(例如共電極)，製作完成的發光二極體晶片210的陽極與陰極可分別經由該些接觸墊217電性連接至第一基板100的薄膜電晶體元件及訊號電極(例如共電極)，舉例而言，發光二極體晶片210可經由第一接觸墊電性連接至薄膜電晶體元件，且經由第二接觸墊電性連接至訊號電極。
實施例中，第一基板100例如是薄膜電晶體基板， 第二基板300例如是保護玻璃(cover glass)，皆可額外具有觸控感測結構及電路之佈局。
根據本揭露內容之實施例，發光二極體晶片210可以被對應之薄膜電晶體元件主動驅動，獨立調變其亮度，利用發光二極體晶片210作為發光的畫素/次畫素單元，而可以形成主動式的彩色顯示器。並且，以無機材料製成的微米級發光二極體晶片210具有可長時間與低電流操作的優點，將可在未提升顯示裝置功耗的情況下，提升顯示裝置的色彩度與解析度，並減少混色現象的產生。除此之外，因微米級發光二極體晶片210的尺寸甚小，因此可以直接接合至硬性基板或軟性基板上，具有較高的應用性。
第2A圖繪示根據本揭露內容另一實施例之顯示裝置的上視圖，第2B圖繪示根據本揭露內容又一實施例之顯示裝置的上視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
如第2A~2B圖所示，顯示單元200可包括多個發光二極體晶片，遮光結構400環繞顯示單元200之此些發光二極體晶片。實施例中，如第2A圖所示的顯示裝置20中，一個顯示單元200可包括3個發光二極體晶片，而如第2B圖所示的顯示裝置30中，一個顯示單元200可包括4個發光二極體晶片。舉例而言，顯示裝置20的一個顯示單元200可包括一個紅光發光二極體晶片210R、一個綠光發光二極體晶片210G和一個藍光發光二極體晶片210B，遮光結構400圍繞該紅光發光二極體晶片 210R、該綠光發光二極體晶片210G和該藍光發光二極體晶片210B，而該紅光發光二極體晶片210R、該綠光發光二極體晶片210G和該藍光發光二極體晶片210B三者位於遮光結構400之單一網格開口之中。顯示裝置30的一個顯示單元200可包括一個紅光發光二極體晶片210R、兩個綠光發光二極體晶片210G和一個藍光發光二極體晶片210B，遮光結構400圍繞該紅光發光二極體晶片210R、該些綠光發光二極體晶片210G和該藍光發光二極體晶片210B，而該紅光發光二極體晶片210R、該些綠光發光二極體晶片210G和該藍光發光二極體晶片210B四者位於遮光結構400之單一網格開口之中。如此一來，顯示裝置20和30的一個顯示單元20例如是一個可呈現不同灰階及色彩的畫素，遮光結構400使得相鄰畫素的光線不會互相干擾。
第3A~3C圖繪示根據本揭露內容一些實施例之顯示裝置沿第2A圖的剖面線2-2’的剖視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。需注意的是，第3A~3C圖中的發光二極體晶片的陽極與陰極均經由接觸墊(未繪示於第3A~3C圖中)電性連接至第一基板100的薄膜電晶體元件。
如第3A圖所示，顯示裝置20A中，一個顯示單元200包括三個發光二極體晶片210R、210G和210B，且被遮光結構400所環繞，三個發光二極體晶片210R、210G和210B位於遮光結構400之一網格開口之中。各個發光二極體晶片210R、210G和210B獨立控制其發光顏色，因此一個發光二極體晶片210R、 210G或210B所發出的光線即使穿過相鄰的發光二極體晶片，其發出的光線顏色也不會受到改變，因此不會發生相鄰顯示單元200之間的漏光而導致銳利度和對比降低或是色偏(color shift)的問題。
如第3B圖所示，顯示裝置20B中，一個顯示單元200包括三個發光二極體晶片210，此些發光二極體晶片210電性連接至第一基板100且被遮光結構400所環繞。顯示單元200更包括一彩色濾光層500及複數個螢光層600。彩色濾光層500設置於第二基板300上，彩色濾光層500具有複數個顏色區域500R、500G和500B，分別對應設置於各個發光二極體晶片210之上。此些螢光層600彼此係分隔開來，且各個螢光層600分別對應設置於各個發光二極體晶片210和各個顏色區域500R、500G和500B之間。
如第3B圖所示，發光二極體晶片210例如是藍光發光二極體晶片，螢光層600例如是黃色螢光層，發光二極體晶片210發出的藍光通過螢光層600後轉化為白光，接著再通過分別對應紅色、綠色和藍色的顏色區域500R、500G和500B而發出紅光、綠光和藍光。並且，一個顏色區域的面積大於對應的螢光層600之面積，可以進一步降低混光的發生。
一些實施例中，如第3B圖所示，螢光層600可接觸顏色區域500R、500G和500B。另一些實施例中，螢光層600和顏色區域500R、500G、500B之間亦可相隔一距離(未繪示於圖中)。
如第3B圖所示，顯示裝置20B更可包括複數個遮 光層610，將顏色區域500R、500G和500B分隔開來，使得進入一個顏色區域的白光難以穿過另一個顏色區域而降低混光情況，因而可以避免因為漏光造成的銳利度和對比降低或是色偏的問題。
如第3B圖所示，發光二極體晶片210可具有一圓弧形底部210c，其切面可呈現拋物線或其他弧線形態。圓弧形底部210c之設計可以提高發光二極體晶片210的光線聚集集中的效果。
如第3C圖所示，顯示裝置20C中，三個發光二極體晶片210以底部的部分層別(如N型層或基板)彼此相連。如此一來，在顯示裝置20C的製程中，進行發光二極體晶片與第一基板100的對組電性連接時，可以一次對組三個發光二極體晶片，因而可以縮短製程時間。
第4A~4B圖繪示根據本揭露內容一些實施例之接觸墊的上視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
如第4A圖所示的實施例中，一個發光二極體晶片210的陽極與陰極分別電性連接至兩個接觸墊217，兩個接觸墊217沿發光二極體晶片210的長邊210a設置，且兩個接觸墊217沿發光二極體晶片210的短邊210b分別具有寬度W1和寬度W2，兩個接觸墊217的寬度W1和寬度W2係不同。實施例中，兩個接觸墊217分別電性連接至發光二極體晶片210的P型層和N型層(未繪示於圖中)，介於P型層和N型層之間的即為發光層。
如第4B圖所示的實施例中，一個發光二極體晶片210可電性連接至三個接觸墊217，此三個接觸墊217配置而呈現一三角形之圖案。實施例中，此三個接觸墊217例如可包括一第一接觸墊、一第二接觸墊和一第三接觸墊，發光二極體晶片210可經由第一接觸墊電性連接至薄膜電晶體元件，且可經由第二接觸墊電性連接至訊號電極，並且，發光二極體晶片可經由第三接觸墊電性連接至薄膜電晶體元件或訊號電極。
根據本揭露內容之實施例，接觸墊217以如第4A~4B圖所示的方式配置，可以有效防止發光二極體晶片210朝向兩個長邊210a方向傾斜，使得發光二極體晶片210可以放置得較為平穩，進而可以避免因為晶片傾斜對光型、亮度及色彩的不良影響。
第5圖繪示根據本揭露內容另一實施例之顯示裝置的剖視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
如第5圖所示，顯示裝置40包括第一基板100、顯示單元200、第二基板300及遮光結構400。顯示單元200包括覆晶式發光二極體晶片210，發光二極體晶片210包括一P型層211、一發光層213及一N型層215，P型層211設置於第一基板100上，發光層213設置於P型層211上，N型層215設置於發光層213上。P型層211、發光層213及N型層215皆為半導體材料，例如氮化鎵(GaN)或砷化鎵(GaAs)，P型層211及N型層215可提供電子與電洞，作為主動區之發光層213具有多重 量子井(Multi-quantum well，MQW)結構，電子與電洞於發光層213結合而輻射光線。發光二極體晶片210還可包括電極層、歐姆接觸層、電子與電洞傳輸層或匹配層等。
如第5圖所示，顯示裝置40更可包括一圖案化平坦層700。圖案化平坦層700設置於第一基板100和遮光結構400之間，且圖案化平坦層700具有一凹槽700c，顯示單元200之發光二極體晶片的至少一部份位於凹槽700c中。
實施例中，如第5圖所示，圖案化平坦層700可鄰近或接觸並連接於遮光結構400，且圖案化平坦層700較佳由一遮光材料所製成，但亦可為透光材料所製成。如此一來，圖案化平坦層700和遮光結構400之整體具有良好的遮光效果，可以有效防止顯示單元200發生混光。實施例中，圖案化平坦層700例如是添加有黑色物質的有機材料層，遮光結構400例如是添加有黑色物質的有機機材料層，圖案化平坦層700及遮光結構400之材料可以相同或相異。於其他實施例中，圖案化平坦層700例如是可透光的有機機材料層。
如第5圖所示，第一基板100包括一薄膜電晶體元件800，顯示裝置40更可包括一第一電極層910以及一第二電極層920。第一電極層910設置於凹槽700c的一第一側面S1上，且發光二極體晶片210之P型層211相鄰第一基板100設置且藉由一接觸墊217(例如是第一接觸墊)電性連接第一電極層910，並經由第一電極層910電性連接至薄膜電晶體元件800。第二電極層920設置於凹槽700c的一第二側面S2上，且第二電極層920藉由另一接觸墊217(例如是第二接觸墊)電性連接電性連接至發 光二極體晶片210之N型層215，N型層215相鄰第二基板300設置，第二電極層920可連接訊號電極(例如是共電極)。發光層213設置於P型層211與N型層215之間。於其他實施例中，發光二極體晶片210之P型層211亦可藉由接觸墊217電性連接第一電極層910，由第一電極層910電性連接訊號電極(例如是共電極)，並且發光二極體晶片210之N型層215亦可藉由電性連接第二電極層920，由第二電極層920電性連接薄膜電晶體元件800。該凹槽700c其切面可具有拋物線、直線或其他弧線形態，第一側面S1及第二側面S2其切面亦可為拋物線、直線或其他弧線形態，順應設置於第一側面S1的第一電極層910及順應設置於第二側面S2的第二電極層920其切面亦可為拋物線、直線或其他弧線形態。
實施例中，第一電極層910及第二電極層920可分別為陽極及陰極，第一電極層910和第二電極層920的材質例如可包括銅、銀、金、鋁、錫、鈦、銦、金屬氧化物或碳等導電材料等，並可以單層、合金或多層堆疊形成其結構。實施例中，第一電極層910和第二電極層920例如可具有反射層的效果，將發光二極體晶片210發出的光線反射至發光面方向，而有效增加出光效率。
如第5圖所示，顯示裝置40更可包括一膠層900。膠層900設置於第二基板300和發光二極體晶片210之間，且膠層900的一第三折射率大於或小於第二基板300的一第二基板折射率。此折射率的差值，使得光可在第二基板300內側與膠層900的介面處產生光線的折射與反射。
一些實施例中，如第5圖所示，膠層900可填充於第一基板100、第二基板300、遮光結構400和圖案化平坦層700環繞的空間中，以及填充於凹槽700c內，並可接觸第一電極層910、第二電極層920及接觸墊217。
實施例中，第5圖所示的第一基板100例如是氧化銦鎵鋅(IGZO)、低溫多晶矽(LTPS)、非晶矽(a-Si)或其他氧化物金屬半導體材料為半導體層之薄膜電晶體基板，薄膜電晶體元件800包括半導體層810、閘極820、汲極/源極830和閘極絕緣層840。閘極絕緣層840和圖案化平坦層700之間更形成一保護層(passivation layer)850。
第6圖繪示根據本揭露內容一實施例之第二基板、膠層和發光二極體晶片的局部剖視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
如第6圖所示，第二基板300的一下表面300a具有一微結構310，微結構310面向發光二極體晶片210。實施例中，微結構310的尺寸例如是介於次微米(sub-micro meter)至微米(micro meter)之間。
實施例中，第二基板300例如是保護玻璃(cover glass)且位於顯示裝置的最外側，因此微米級的發光二極體晶片210發出光線後，光線將經由膠層900與第二基板300的內側的介面(表面300a)進入第二基板300，再由第二基板300的另一側之表面300b出光，最後使人眼可視微米級的發光二極體晶片210的出光光線。當發光二極體晶片210發出光線後，此光線將在第 二基板300的內側介面(表面300a)進行一連串地反射與折射，而微結構310可以使得發光二極體晶片210發出的光線在介面處(表面300a)改變其行進方向，進一步讓光線在第二基板300的另一側出光時，具有較大的出光角度。換句話說，微結構310可以使發光二極體晶片210於第二基板300出光側的出光角度大於發光二極體晶片210原始的出光角度。
更進一步而言，膠層900的折射率大於或小於第二基板300的折射率，此折射率的差值使得光線可在第二基板300的內側介面(表面300a)產生光線的折射與反射，且因為第二基板300的內側介面(表面300a)具有微結構310，可以進一步造成光線在第二基板300的內側介面(表面300a)與發光二極體晶片210和膠層900的介面之間，發生連續的反射與向兩側傳遞的行為，而可以產生波導(waveguide)的物理現象。
實施例中，如第6圖所示，微結構310例如是稜鏡結構，微結構310可包括複數個稜鏡。一些實施例中，微結構310亦可包括複數個凸透鏡(半球凸型結構)、複數個凹透鏡(半球凹型結構)和/或柱狀透鏡(柱狀結構)。
實施例中，如第6圖所示，各個稜鏡的剖面具有一頂角α、一第一底角β和一第二底角γ，頂角α大於第一底角β和第二底角γ。一些實施例中，α=90°。一些實施例中，各個稜鏡與第二基板300相鄰的底面寬度W，或由第二基板300沿其法線所量測各個稜鏡的高度H1可大約小於或等於1微米。於其他實施例中，各個稜鏡與第二基板300相鄰的底面寬度W，或由第二基板300沿其法線所量測各個稜鏡的高度H1可大於1微米。
實施例中，如第6圖所示，第一底角β比第二底角γ更鄰近(與發光二極體單元210相同參考點的距離)發光二極體單元210，且第一底角β例如是大於或等於第二底角γ。如第6圖所示，光線L表示射出光線，光線L’表示發光二極體晶片210和膠層900的介面之第一次反射光與折射光，光線L”表示第二基板300的內側和膠層900的介面(表面300a)之第二次反射光與折射光，可看出發光二極體晶片210於第二基板300出光側的出光角度明顯大於發光二極體晶片210原始的出光角度。
實施例中，請同時參照第5~6圖，遮光結構400的形狀例如是環形，且遮光結構400環繞發光二極體晶片210，使得發光二極體晶片210的散射光可被環形的遮光結構400擋住而難以散射至相鄰的另一個發光二極體晶片210，而導致人眼可視的混色。實施例中，微結構310不形成於環狀的遮光結構400所覆蓋的區域，以避免散射光經由第二基板300的微結構310而傳遞至相鄰的另一個發光二極體晶片210。
第7圖繪示根據本揭露內容一實施例之膠層和發光二極體晶片的局部剖視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
如第7圖所示，顯示單元200可更包括複數個微粒子930，微粒子930混合於膠層900中。一些實施例中，微粒子930的直徑係為介於0.4微米(μm)至0.8微米(μm)之間。
實施例中，微粒子930的折射率和膠層900的折射率不相同。一些實施例中，微粒子930的形狀可為球體、柱狀體、 菱形體或三角形體...等，微粒子930的材質可包括二氧化矽、二氧化鈦、金合金、銀合金、塑膠或樹脂等，但本揭露內容並不限於此。
實施例中，如第7圖所示，微米級的發光二極體晶片210發出的光線L可經由微粒子930進行散射的動作，將光線L往微粒子的四周散射，使得光線L的行進方向改變，不在小角度範圍內傳遞。因此，微米級的發光二極體晶片210的出光可以被散射且出光角度可以擴大。更進一步，微粒子930的添加可以使得膠層900的整體霧度提升，而避免環境光線經由膠層900下方的金屬層之反光而影響顯示效果。
第8圖繪示根據本揭露內容另一實施例之膠層和發光二極體晶片的局部剖視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
如第8圖所示，發光二極體晶片210包括P型層211、發光層213及N型層215。P型層211和N型層215的材料例如可以是氮化鎵(GaN)。如第8圖所示，實施例中，發光二極體晶片210更可包括一第一材料層218以及一第二材料層219，第一材料層218設置於N型層215與第二基板300之間，且具有第一折射率；第二材料層219設置於第一材料層218與第二基板300之間，且具有第二折射率。N型層215具有一N型層折射率，N型層折射率大於第一折射率，第一折射率大於第二折射率。
實施例中，第二材料層219之折射率小於第一材料層218之折射率，第一材料層218之折射率小於N型層215之折 射率。換言之，N型層215、第一材料層218和第二材料層219的折射率由下往上遞減。更進一步而言，膠層900設置於第二基板300和第二材料層219之間，膠層900的折射率大於或小於第二材料層219的折射率、而大於第二基板300的折射率。
實施例中，第一材料層218例如是一氧化鋅層(ZnO)，第二材料層219例如是一氧化銦錫層(ITO)，但不以此為限。
舉例而言，N型層215例如是氮化鎵層(GaN)並具有折射率約2.38，第一材料層218例如是氧化鋅層並具有折射率約1.99，第二材料層219例如是氧化銦錫層並具有折射率約1.7，膠層900的折射率例如是介於1.5至1.8(不包括第二材料層219折射率1.7)，第二基板300例如是玻璃並具有折射率約1.5。
一般而言，因氮化鎵(N型層215)具有高折射率，所以當光線L由發光二極體晶片210的發光層213產生後，將傳遞至發光二極體晶片210與膠層900的介面處，若膠層900的折射率相較於氧化鎵(N型層215)低，光線L很可能會在介面處產生全反射，使得光線L較不易從發光二極體晶片210發射出介面，造成微米LED的出光角度變小。也就是說，介面兩側的物質之折射率的差值越大，則發光二極體晶片210的出光角度會越小。根據本揭露內容之實施例，第一材料層218和第二材料層219形成多個介面，且多個層的折射率是逐層由內往外遞減，使得此些介面的兩側折射率差值變小，而降低全反射的現象，增加發光二極體晶片210的出光角度，而可進而提升發光二極體晶片210的出光效率。
根據一些其他實施例，發光二極體晶片210更可包括多個材料層於N型層215上，且此些材料層的折射率由N型層215往膠層900的方向遞減並且大於或小於膠層900的折射率，亦可以增加發光二極體晶片210的出光角度，而可進而提升發光二極體晶片210的出光效率。
第9圖繪示根據本揭露內容一實施例之發光二極體晶片的局部剖視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
如第9圖所示，發光二極體晶片210的上表面210a可具有一散光結構216。舉例而言，散光結構216可包括複數個奈米尺寸的突起結構，例如是複數個稜鏡(如第9圖所示)或者是複數個柱狀突起結構(未繪示於圖中)。散光結構216可以增加發光二極體晶片210的出光角度，而可進而提升發光二極體晶片210的出光效率。
第10A~10B圖、第11A~11B圖、第12A~12B圖、第13A~13B圖、第14A~14B圖和第15A~15B圖繪示根據本揭露內容一些實施例之顯示裝置及組裝的示意圖。實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
以下實施例中，第一基板100例如是薄膜電晶體基板，而第二基板300例如是保護玻璃，但本揭露內容並不以此為限。
一實施例中，如第10A圖所示，先將微結構310製 作在第二基板300上，並將具有不同顏色的發光二極體晶片210(例如是紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片和藍光發光二極體晶片)、接觸墊217、遮光結構400以及混合微粒子930的膠層900製作在第一基板100上，然後將第一基板100和第二基板300對組。如此一來，不僅較易塗佈膠層900、且更具有易於組裝之優點。接著，如第10B圖所示，製作完成顯示裝置50A。
一實施例中，如第11A圖所示，先將微結構310、一部份混合微粒子930的膠層900和一部份遮光結構400製作在第二基板300上，並將具有不同顏色的發光二極體晶片210(例如是紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片和藍光發光二極體晶片)、接觸墊217、另一部份遮光結構400以及另一部份混合微粒子930的膠層900製作在第一基板100上，然後將第一基板100和第二基板300對組。如此一來，布局(layout)空間可增大。接著，如第11B圖所示，製作完成顯示裝置50B。
一實施例中，如第12A圖所示，先將微結構310、一部份混合微粒子930和螢光體粒子940的膠層900、一部份遮光結構400以及彩色濾光層500的顏色區域500R、500G和500B製作在第二基板300上，並將發光二極體晶片210、接觸墊217、另一部份遮光結構400以及另一部份混合微粒子930的膠層900製作在第一基板100上，然後將第一基板100和第二基板300對組。如此一來，布局(layout)空間可增大。接著，如第12B圖所示，製作完成顯示裝置50C。
如第12B圖所示的顯示裝置50C中，顯示單元200更包括複數個螢光體粒子940，螢光體粒子940混合於膠層900 中，而發光二極體晶片210發出的光線穿過混合螢光體粒子940的膠層900而轉化為一白光。此白光接著便通過彩色濾光層500的不同顏色區域而發出不同顏色的光線。
如第12B圖所示的實施例中，螢光體粒子940也可以置換為量子點(quantum dot)，發光二極體晶片210發出的紫外光線穿過混合量子點的膠層900而轉化為一可見光或一紅外光。
一實施例中，如第13A圖所示，先將微結構310、混合微粒子930和螢光體粒子940的膠層900、遮光結構400以及彩色濾光層500的顏色區域500R、500G和500B製作在第二基板300上，並將發光二極體晶片210以及接觸墊217製作在第一基板100上，然後將第一基板100和第二基板300對組。接著，如第13B圖所示，製作完成顯示裝置50D。
如第13B圖所示的實施例中，螢光體粒子940也可以置換為量子點(quantum dot)，發光二極體晶片210發出的紫外光線穿過混合量子點的膠層900而轉化為一可見光或一紅外光。
一實施例中，如第14A圖所示，先將微結構310、混合微粒子930的膠層900以及遮光結構400製作在第二基板300上，並將具有不同顏色的發光二極體晶片210(例如是紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片和藍光發光二極體晶片)以及接觸墊217製作在第一基板100上，然後將第一基板100和第二基板300對組。接著，如第14B圖所示，製作完成顯示裝置50E。
一實施例中，如第15A圖所示，先將微結構310、一部份混合微粒子930和量子點950的膠層900以及一部份遮光結構400製作在第二基板300上，並將發光二極體晶片210、接 觸墊217、另一部份遮光結構400以及另一部份混合微粒子930的膠層900製作在第一基板100上，然後將第一基板100和第二基板300對組。如此一來，不僅較易塗佈膠層900、且更具有易於接合發光二極體晶片210以及易於組裝之優點。接著，如第15B圖所示，製作完成顯示裝置50F。
如第15B圖所示的顯示裝置50F中，顯示單元200更包括複數個量子點950，量子點950混合於膠層900中，而發光二極體晶片210發出的紫外光線穿過混合量子點950的膠層900而轉化為一具有預定波長的可見光或一紅外光。
舉例而言，當膠層900混合的量子點950具有2~3奈米的尺寸，紫外光通過此膠層900可被轉化為藍光；當膠層900混合的量子點950具有3~4奈米的尺寸，紫外光通過此膠層900可被轉化為綠光；當膠層900混合的量子點950具有4~5奈米的尺寸，紫外光通過此膠層900可被轉化為紅光；當膠層900混合的量子點950具有6~8奈米的尺寸，紫外光通過此膠層900可被轉化為紅外光。但量子點的尺寸與材料，非受上述舉例所限制。
如第15B圖所示的實施例中，發出的光線為紅光、綠光或藍光之可見光時，各個顯示單元200可以作為次畫素；發出的光線為紅外光時，各個顯示單元200則可以作為紅外光感應器。
如第10A~10B圖、第11A~11B圖、第12A~12B圖、第13A~13B圖、第14A~14B圖和第15A~15B圖所示的實施例中，發光二極體晶片210的類型之配置可以任意彼此置換組合，舉例而言，某一個發光二極體晶片可以置換為紅外光發光二極體晶 片，而螢光體粒子940和量子點950亦可以搭配不同類型的發光二極體晶片210而配置於同一個顯示裝置的不同顯示單元200中。
綜上所述，雖然本揭露內容已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露內容。本揭露內容所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧顯示裝置
200‧‧‧顯示單元
400‧‧‧遮光結構
1B-1B’‧‧‧剖面線

Claims (17)

  1. 一種顯示裝置，包括：一第一基板；一顯示單元，設置於該第一基板上，該顯示單元包括一發光二極體晶片；一第二基板；一遮光結構，位於該第一基板和該第二基板之間，其中，該遮光結構環繞該顯示單元之該發光二極體晶片；以及一圖案化平坦層，設置於該第一基板和該遮光結構之間，其中該圖案化平坦層具有一凹槽，該顯示單元之該發光二極體晶片的至少一部份位於該凹槽中，其中該圖案化平坦層係接觸並連接於該遮光結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示單元包括複數個該發光二極體晶片，該遮光結構環繞該顯示單元之該些發光二極體晶片。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該遮光結構具有一第一高度，該第一高度介於3~30微米之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示單元更包括一第一接觸墊及一第二接觸墊，該第一基板更包括一薄 膜電晶體元件及一訊號電極，其中該發光二極體晶片經由該第一接觸墊電性連接至該薄膜電晶體元件，且經由該第二接觸墊電性連接至該訊號電極。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該顯示單元更包括一第三接觸墊，該發光二極體晶片經由該第三接觸墊電性連接至該薄膜電晶體元件或該訊號電極。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該發光二極體晶片之一頂部與該第二基板之間具有一第一間距。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該發光二極體晶片包括：一P型層，相鄰該第一基板設置，該P型層與該第一接觸墊電性連接；一N型層，相鄰該第二基板設置，該N型層與該第二接觸墊電性連接；以及一發光層，設置於該P型層與該N型層之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中該發光二極體晶片更包括：一第一材料層，設置於該N型層與該第二基板之間，且具有第一折射率；以及一第二材料層，設置於該第一材料層與該第二基板之間，且 具有第二折射率，其中，該N型層具有一N型層折射率，該N型層折射率大於該第一折射率，該第一折射率大於該第二折射率。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該發光二極體晶片之一上表面具有一散光結構。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該顯示單元更包括：一彩色濾光層，設置於該第二基板上，其中該彩色濾光層具有複數個顏色區域，分別對應設置於該些發光二極體晶片之上；以及複數螢光層，彼此係分隔開來，且該些螢光層分別對應設置於該些發光二極體晶片和該些顏色區域之間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示單元更包括：一膠層，設置於該第二基板和該發光二極體晶片之間，其中該膠層的一第三折射率大於該第二基板的一第二基板折射率。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該顯示單元更包括：複數個微粒子，混合於該膠層中，其中該些微粒子的直徑係為介於0.4微米(μm)~0.8微米(μm)之間。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該顯示單元更包括：複數個螢光體粒子，混合於該膠層中，其中該發光二極體晶片發出的一光線穿過該膠層而轉化為一白光。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該顯示單元更包括：複數個量子點，混合於該膠層中，其中該發光二極體晶片發出的一紫外光線穿過該膠層而轉化為一可見光或一紅外光。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第二基板的一下表面具有一微結構，該微結構係面向該發光二極體晶片。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示裝置，其中該微結構包括複數個稜鏡，各該稜鏡的剖面具有一頂角、一第一底角和一第二底角，該頂角大於該第一底角和該第二底角。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之顯示裝置，其中該第一底角比該第二底角更鄰近該發光二極體單元，且該第一底角大於或等於該第二底角。
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