CN102544390B

CN102544390B - 微透镜结构的制造方法及包含其的影像显示***

Info

Publication number: CN102544390B
Application number: CN201010576215.XA
Authority: CN
Inventors: 陈英杰; 西川龙司
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Corp
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: CN102544390A

Abstract

本发明公开提供一种微透镜结构的制造方法及包含该微透镜结构的影像显示***。该微透镜结构的制造方法包括：使用化学气相沉积法形成多个不连续的突起于一基板上，其中该化学气相沉积法所使用的功率范围介于0.5至6Kw间，且沉积速率介于1至

Description

微透镜结构的制造方法及包含其的影像显示***

技术领域

本发明涉及一种影像显示***及其制造方法，特别是涉及一种具有微透镜结构的影像显示***及其制造方法。

背景技术

近年来，随着电子产品发展技术的进步及其日益广泛的应用，像是移动电话、PDA及笔记型电脑的问市，使得与传统显示器相比具有较小体积及电力消耗特性的平面显示器的需求与日俱增，成为目前最重要的电子应用产品之一。在平面显示器当中，由于有机电激发光元件具有自发光、高亮度、广视角、高应答速度及制作工艺容易等特性，使得有机电激发光件(organic electro-luminescence devices)无疑的将成为下一世代平面显示器的最佳选择。

一般而言，有机电激发光件因界面全反射所造成的波导(waveguide)现象，使得约有80％的光量被局限(trap)在元件与基板之间，导致元件的外部效率(external quantum efficiency)仅为内部效率(internal quantum efficiency)的20％左右。

为了解决此一问题，一种具有微透镜结构的有机电激发光件被提出，其在基板外侧(出光面)制作出多个微透镜(micro-lens)，以将原先被全反射的光线导出，如此便可提高元件的外部效率(external quantum efficiency)。

然而，目前传统微透镜的制作方法十分复杂(如美国专利公告号6,271,900所述的微透镜制作工艺)，需要使用到多种不同的制作工艺步骤(例如：沉积、旋转涂布、烘烤、显影、曝光及蚀刻)，且需要在不同的制作工艺设备(包括昂贵的光刻设备)中转换，因此除了大幅增加制作工艺困难度及制作工艺所需时间外，也使得制作工艺成本大幅提升。

因此，业界急需一种新颖的微透镜制作工艺，以解决现有技术所面临的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微透镜结构的制造方法，其仅需使用单一制作工艺步骤(即化学气相沉积法)，搭配特定范围的制作工艺功率及沉积速率，即可在一基板上形成微透镜结构，因此也仅需使用单一制作工艺设备。与传统微透镜制作工艺相比，可大幅降低制作工艺复杂度及制作工艺时间，使得制作工艺成本降低。

根据本发明一实施例，该微透镜结构的制造方法，包括：使用化学气相沉积法形成多个不连续的突起于一基板上，其中该化学气相沉积法所使用的功率范围介于0.5至6kW间，且沉积速率介于1至其中每一突起的直径介于0.1μm至10μm间，且该突起的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或是氟化碳。根据本发明另一实施例，在形成该突起后，可更包含顺应性形成至少一层的透明材料层于该基板上，以覆盖该多个的突起。

根据本发明其他实施例，本发明也提供一种影像显示***，其包含一显示装置，而该显示装置包含：一基板；以及，一微透镜结构形成于该基板之上，其中该透镜结构包含多个的突起、以及至少一透明材料层顺应性覆盖该多个的突起。值得注意的是，为增加该微透镜结构的光取出效率(light extraction efficiency)，该突起的折射率需要大于形成于其上的透明材料层。举例来说，若该至少一透明材料层由下到上依序包含一第一透明材料层及一第二透明材料层，则该突起、该第一透明材料层、及该第二透明材料层的折射率关系为：该突起的折射率＞该第一透明材料层的折射率＞该第二透明材料层的折射率。

为使本发明的上述目的、特征能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1a及图1b为一系列的剖视图，其绘示根据本发明一实施例所述的微透镜的制造方法；

图2a及图2b为一系列的剖视图，其绘示根据本发明另一实施例所述的微透镜的制造方法；

图3为一剖视图，其绘示根据本发明一实施例所述的具有微透镜的显示装置，其中该显示装置为一有机电激发光件；

图4为本发明一实施例的影像显示***方块示意图；

图5为本发明实施例一所述的微透镜结构其扫描式电子显微镜(SEM)光谱图；

图6为本发明实施例二所述的复合式微透镜结构其穿透式电子显微镜(TEM)光谱图。

主要元件符号说明

10～有机电激发光件；

20～基板；

30～微透镜；

40～有机电激发光二极管；

100～基板；

102～突起；

104～第一透明材料层；

106～第二透明材料层；

300～显示装置；

350～输入单元；以及

500～电子装置。

具体实施方式

以下将配合图示，以说明根据本发明所提供的微透镜结构的制造方法，及包含该微透镜结构的影像显示***。

根据本发明一实施例，微透镜结构的制造方法包含以下步骤：首先，请参照图1a，提供一透明基板100，该基板可例如为：玻璃基板、陶瓷基板、或塑胶基板。此外，该基板100之上也可视需要形成有任何透明的膜层(未图示)，例如抗反射层、防眩光层、防刮层、或是透明电极(像是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌铝氧化物(AZO)、氧化锌(ZnO))。接着，请参照图1b，将该基板100传输至一化学气相沉积装置的制作工艺腔体中，并使用化学气相沉积法形成多个突起102在该基板100之上，值得注意的是，为形成大体上不连续的多个突起102，该化学气相沉积法所使用的功率范围需介于0.5至kW间，若化学气相沉积法所使用的功率范围高于6kW，则会有成膜不均匀的问题；若化学气相沉积法所使用的功率范围低于0.5Kw，则会导致成膜时间过长。此外，使用该化学气相沉积法形成该突起的沉积速率可介于1至若沉积速率高于则也会造成成膜不均匀；反之，若沉积速率低于则同样会有成膜时间过长的问题。再者，该化学气相沉积装置可包含一簇射板(shower plate)，用以沉积该多个突起。每一突起大体上为一半圆形、或半椭圆形的膜层，且每一突起的直径可不相同，不过皆介于0.1μm至10μm间，且每一突起的厚度介于至之间，若每一突起的厚度小于则无法形成微透镜；若每一突起的厚度大于则将形成连续膜，也无法形成微透镜结构此外，该突起的材质可为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或是氟化碳，其具有一折射率n₁，范围可介于1至3之间。再者，该化学气相沉积法的沉积速率可通过进料气体的流速来加以控制。

根据本发明另一实施例，在完成多个的突起102在该基板100之上后，该微透镜结构的制造方法可更包含顺应性形成至少一层的透明材料层，覆盖该突起，以形成具有复合结构的微透镜结构。以下以形成两层透明材料层为例，说明该具有复合结构的微透镜结构的制造方法。请参照图2a，在完成图1b所示的多个突起后，顺应性形成一第一透明材料层104在该基板100上，并覆盖该多个的突起102。其中，该第一透明材料层104的材质与该突起102不同，可例如为：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或是氟化碳。此外，该第一透明材料层104具有一折射率n₂，且其厚度介于至之间。接着，请参照图2b，在顺应性形成该第一透明材料层104之后，顺应性形成一第二透明材料106层于该基板100上，并覆盖该第一透明材料层104。其中，该第二透明材料层106的材质与该突起102或该第一透明材料层104不同，可例如为：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或是氟化碳。此外，该第二透明材料层106具有一折射率n₃，且其厚度介于至之间。值得注意的是，为增加该微透镜结构的光取出效率(light extraction efficiency)，该突起102、该第一透明材料层104、及该第二透明材料层106的折射率较佳具有以下的关系：该突起的折射率n₁＞该第一透明材料层的折射率n₂＞该第二透明材料层的折射率n₃。

根据本发明一实施例，本发明提供一种影像显示***，其包含一显示装置。该显示装置可例如为一有机电激发光件10。请参照图3，该有机电激发光件10可包含一基板20，在该基板的外侧(出光面)可形成本发明所述的微透镜结构30(例如图2b所示的微透镜结构)，而在该基板20的内侧上可形成有机电激发光二极管40。举例来说，该有机电激发光二极管40可包含一第一电极层、一空穴注入层、一空穴传输层、一发光层、一电子传输层、一电子注入层、及一第二电极层。该有机电激发光二极管40的厚度可介于800～但熟悉本技术者可视所需的元件特性而改变该有机电激发光二极管40的膜层组成、材质、及厚度。值得注意的是，通过该微透镜结构30，可将有机电激发光二极管40的光线导出，如此便可提高元件的外部效率(external quantum efficiency)。

以下，系列举数个实施例，以说明符合本发明所述的微透镜结构。

实施例一：

具有多个突起的微透镜结构

使用中性清洁剂、丙酮、及乙醇以超音波振荡将一玻璃基材洗净。以氮气将该基材吹干，并将该基材传输至一化学气相沉积装置的制作工艺腔体中。在抽真空后，通入第一制作工艺气体SiH₄和N₂O，其流速分别为100sccm和500sccm，并进行化学气相沉积制作工艺，以形成多个的SiO₂突起，请参照图5，为该微透镜结构的SEM图。其中，该化学气相沉积制作工艺的功率为0.7kW、沉积速率为175nm/min。

实施例二：

具有复合结构的微透镜结构

使用中性清洁剂、丙酮、及乙醇以超音波振荡将一玻璃基材洗净。以氮气将该基材吹干，并将该基材传输至一化学气相沉积装置的制作工艺腔体中。在抽真空后，依实施例1的制作工艺条件进行化学气相沉积制作工艺，以形成多个的SiO₂突起。在完成该突起的制作工艺后，通入一第二制作工艺气体SiH₄、NH₃和N₂，各气体流速分别为230sccm、150sccm和3800sccm，以进行化学气相沉积制作工艺，形成一第一透明材料层(材质为SiN_x)，覆盖于该突起之上。在完成该第一透明材料层的制作工艺后，通入一第三制作工艺气体SiH₄、N₂O、NH₃和N₂，各气体流速分别为100sccm、130sccm、120sccm和3800sccm，以进行化学气相沉积制作工艺，进而形成一第二透明材料层(材质为SiON)，覆盖于该第一透明材料层之上，请参照图6，为该微透镜结构的TEM图。其中，该突起的折射率n₁介于1至3之间、该第一透明材料层的折射率n₂介于1至3之间、以及该第二透明材料层的折射率n₃为1至3之间，且其关系为n₁＞n₂＞n₃。

图4绘示出根据本发明另一实施例的影像显示***方块示意图，其可实施于显示装置300或电子装置500，例如笔记型电脑、移动电话、数字相机、个人数字助理、桌上型电脑、电视机、车用显示器、或携带式数字影音光盘播放器。根据本发明的微透镜结构，可设置于显示装置300。在其他实施例中，显示装置300可设置于电子装置500中。如图3所示，电子装置500包括：显示装置300及输入单元350。输入单元350耦接至显示装置300，用以提供输入信号(例如，影像信号)至显示装置300以产生影像。

虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为基准。

Claims

1.一种微透镜结构的制造方法，包括：

使用化学气相沉积法形成不连续的多个突起于一基板上，其中该化学气相沉积法所使用的功率范围介于0.5至6kW间，且沉积速率介于1至

顺应性形成一第一透明材料层于该基板上，覆盖该多个突起，

顺应性形成一第二透明材料层于该基板上，覆盖该第一透明材料层，

其中该突起、该第一透明材料层、及该第二透明材料层的折射率关系为：该突起的折射率>该第一透明材料层的折射率>该第二透明材料层的折射率。

2.如权利要求1所述的微透镜结构的制造方法，其中每一突起的直径介于0.1μm至10μm间。

3.如权利要求1所述的微透镜结构的制造方法，其中每一突起的厚度介于至之间。

4.如权利要求1所述的微透镜结构的制造方法，其中该突起的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或是氟化碳。

5.如权利要求1所述的微透镜结构的制造方法，其中该第一透明材料层的厚度介于至之间。

6.如权利要求1所述的微透镜结构的制造方法，其中该第二透明材料层的厚度介于至之间。

7.一种影像显示***，包含：显示装置，其中该显示装置包含：

基板；以及

微透镜结构形成于该基板之上，其中该微透镜结构包含多个突起、以及

至少一透明材料层顺应性覆盖该多个突起，其中该至少一透明材料层由下到上依序包含一第一透明材料层及一第二透明材料层，且该突起、该第一透明材料层、及该第二透明材料层的折射率关系为：该突起的折射率>该第一透明材料层的折射率>该第二透明材料层的折射率。

8.如权利要求7所述的影像显示***，还包含：电子装置，其中该电子装置包含：

该显示装置；以及

输入单元，其与该显示装置耦接，其中该输入单元传输一信号至该显示装置以产生影像。

9.如权利要求7所述的影像显示***，其中该显示装置为一有机电激发光元件。