CN114724473B - 镜面显示器 - Google Patents
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Abstract
一种镜面显示器，包括发光二极管基板以及反光基板。发光二极管基板包括电路基板、发光二极管、介电层以及第一反射层。发光二极管电性连接电路基板。介电层位于电路基板之上，且介电层的第一面具有凹陷微结构。凹陷微结构位于发光二极管的周围。第一反射层位于介电层的第一面之上，且重叠于凹陷微结构。反光基板包括透光区以及环绕透光区的反光区。透光区重叠于发光二极管。
Description
技术领域
本发明涉及一种镜面显示器。
背景技术
镜面显示器是一种同时具有镜子的功能与显示器的功能的装置。在使用镜面显示器时，除了可以看到镜子所反射出来的图像之外，镜面显示器本身还可以显示其他图像。一般而言，通过于显示面板的显示面上全面性地贴附一反射膜以获得镜面显示器。前述反射膜可反射外界光线，而显示面板所发射出的光线则会穿过反射膜而供使用者观看。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镜面显示器，具有高发光效率的优点。
本发明的至少一实施例提供一种镜面显示器。镜面显示器包括发光二极管基板以及反光基板。发光二极管基板包括电路基板、发光二极管、介电层以及第一反射层。发光二极管电性连接电路基板。介电层位于电路基板之上，且介电层的第一面具有凹陷微结构。凹陷微结构位于发光二极管的周围。第一反射层位于介电层的第一面之上，且重叠于凹陷微结构。反光基板包括透光区以及环绕透光区的反光区。透光区重叠于发光二极管。
基于上述，位于发光二极管周围的凹陷微结构可以用于反射发光二极管所发出的大角度的光线，由此增加发光二极管所发出的光线穿过透光区的机率，进而提升镜面显示器的发光效率。
附图说明
图1A是依照本发明的一实施例的一种镜面显示器的剖面示意图。
图1B是图1A的镜面显示器的发光二极管基板的俯视示意图。
图1C是图1A的镜面显示器的反光基板的仰视示意图。
图2A至图2F是图1A的发光二极管基板的制造方法的剖面示意图。
图3A至图3D是图1A的反光基板的制造方法的剖面示意图。
图4A是依照本发明的一实施例的一种镜面显示器的发光二极管基板的俯视示意图。
图4B是依照本发明的一实施例的一种镜面显示器的反光基板的仰视示意图。
图5A是依照本发明的一实施例的一种镜面显示器的剖面示意图。
图5B是图5A的镜面显示器的发光二极管基板的俯视示意图。
附图标记如下：
1,2:镜面显示器
10,30,50:发光二极管基板
20,40,60:反光基板
100:基板
102:缓冲层
110:第一绝缘层
120:第一导电结构
130:第二绝缘层
142:第一接垫
144:第二接垫
200:介电层
200’:介电材料层
200”:图案化的介电材料层
202’:第一微结构
202:第一凹陷微结构
202a,202b,204a,204b:侧壁
202a’,204a’:倾斜侧壁
202b’,204b’:阶梯侧壁
204’:第二微结构
204:第二凹陷微结构
210:第一通孔
220:第二通孔
300:第一反射层
310:第一吸光层
402:第一连接结构
404:第二连接结构
410:发光二极管
500:透明基板
510:第二反射层
512:第一透光孔
520:第一缓冲层
532:第一凸块结构
534:第二凸块结构
540:第三反射层
542:第二透光孔
550:第二缓冲层
560:第二吸光层
CB:电路基板
CH:通道层
D:漏极
G:栅极
GI:闸绝缘层
ILD:层间介电层
L1,L2:光线
RA:反光区
S:源极
S1:第一面
T:有源元件
TA:透光区
具体实施方式
图1A是依照本发明的一实施例的一种镜面显示器的剖面示意图。图1B是图1A的镜面显示器的发光二极管基板的俯视示意图。图1C是图1A的镜面显示器的反光基板的仰视示意图。
请参考图1A至图1C，镜面显示器1包括发光二极管基板10以及反光基板20。发光二极管基板10重叠于反光基板20。
发光二极管基板10包括电路基板CB、发光二极管410、介电层200以及第一反射层300。在本实施例中，发光二极管基板10还包括第一连接结构402、第二连接结构404以及第一吸光层310。
电路基板CB包括基板100、缓冲层102、有源元件T、第一绝缘层110、第二绝缘层130、第一导电结构120、第一接垫142以及第二接垫144。
基板100的材质可为玻璃、石英、有机聚合物或不透光/反射材料(例如：导电材料、金属、晶片、陶瓷或其他可适用的材料)或其他可适用的材料。若使用导电材料或金属时，则在基板100上覆盖一层绝缘层(未示出)，以避免短路问题。
缓冲层102位于基板100的表面。有源元件T位于基板100之上。在本实施例中，有源元件T位于缓冲层102上。有源元件T包括通道层CH、栅极G、源极S与漏极D。栅极G重叠于通道层CH，且栅极G与通道层CH之间夹有闸绝缘层GI。层间介电层ILD覆盖栅极G。源极S与漏极D位于层间介电层ILD上，且源极S与漏极D电性连接至通道层CH。
在一些实施例中，通道层CH为单层或多层结构，其包含非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶硅、有机半导体材料、氧化物半导体材料(例如：铟锌氧化物、铟镓锌氧化物或是其他合适的材料、或上述材料的组合)或其他合适的材料或上述材料的组合。在一些实施例中，栅极G、源极S与漏极D包括金、银、铜、铝、钼、钛、钽、其他金属或前述金属的合金或其他导电材料。
在本实施例中，有源元件T是顶部栅极型的薄膜晶体管，但本发明不以此为限。在其他实施例中，有源元件T也可以是底部栅极型薄膜晶体管、双栅极型或其他类型的薄膜晶体管。
第一绝缘层110位于有源元件T以及层间介电层ILD之上。第一导电结构120位于第一绝缘层110之上，且通过第一绝缘层110中的导通孔而电性连接至有源元件T的漏极D。第一绝缘层110可以包括单层结构或多层结构。举例来说，第一绝缘层110可以包括平坦层以及位于前述平坦层表面的缓冲层。
第二绝缘层130位于第一绝缘层110之上。第一接垫142以及第二接垫144位于第二绝缘层130之上。第一接垫142通过第二绝缘层130中的导通孔而电性连接至第一导电结构120，并通过第一导电结构120而电性连接至有源元件T的漏极D。第二绝缘层130可以包括单层结构或多层结构。举例来说，第二绝缘层130可以包括平坦层以及位于前述平坦层表面的缓冲层。
介电层200位于电路基板CB之上。在本实施例中，介电层200位于第二绝缘层130上。在本实施例中，介电层200的第一面S1具有第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204，但本发明不以此为限。介电层200的第一面S1上的凹陷微结构的数量可以根据实际需求而进行调整。在一些实施例中，介电层200的材料包括有机材料或其他绝缘材料。
第一反射层300位于介电层200的第一面S1之上，且重叠于第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204。在一些实施例中，第一反射层300共形于第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204，因此第一反射层300具有对应于第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204的凹陷形状。在一些实施例中，第一反射层300为金属材质反射层，但本发明不以此为限。在一些实施例中，第一反射层300的材料包括金属，例如银、铝、钛、钼、铜或上述金属的合金或上述金属的堆叠层。
在一些实施例中，发光二极管410通过第一连接结构402与第二连接结构404而电性连接至电路基板CB。第一连接结构402电性连接发光二极管410至第一接垫142。第二连接结构404电性连接发光二极管410至第二接垫144。在本实施例中，发光二极管410可以包括任意形式的发光二极管，例如微型发光二极管(micro light-emitting diode)。在本实施例中，发光二极管410的两个电极(未绘出)分别电性连接至第一连接结构402与第二连接结构404，且通过第一连接结构402与第二连接结构404而分别电性连接第一接垫142与第二接垫144。第一连接结构402与第二连接结构404可以为单层或多层结构。在一些实施例中，第一连接结构402与第二连接结构404为焊料。
在一些实施例中，介电层200具有重叠于第一接垫142的第一通孔210以及重叠于第二接垫144的第二通孔220，且第一连接结构402与第二连接结构404分别位于第一通孔210以及第二通孔220中，且部分介电层200位于第一连接结构402与第二连接结构404之间。在其他实施例中，介电层200的一个通孔同时重叠于第一接垫142以及第二接垫144，且第一连接结构402与第二连接结构404位于介电层200的同一个通孔中。换句话说，在其他实施例中，第一连接结构402与第二连接结构404之间可以不具有介电层200。
在本实施例中，第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204位于发光二极管410的周围。第一凹陷微结构202相较于第二凹陷微结构204更靠近发光二极管410。第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204上的第一反射层300有助于将发光二极管410所发出的大角度光线L1反射至反光基板20的透光区TA，由此提升镜面显示器1的亮度。在一些实施例中，位于发光二极管410的其中一侧的第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204的剖面形状为非对称的形状，其中在这里的非对称指的是剖面图中单一个凹槽的形状为非对称。在第一凹陷微结构202的剖面形状中，在靠近发光二极管410的侧壁202a的坡度比远离发光二极管410的另一侧壁202b的坡度更大。在第二凹陷微结构204的剖面形状中，在靠近发光二极管410的一侧壁204a的坡度比远离发光二极管410的另一侧壁204b的坡度更大。基于前述，第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204上的第一反射层300可以更佳的将发光二极管410所发出的大角度光线L1反射至反光基板20的透光区TA。
在一些实施例中，第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204为环形，且第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204环绕一个或多个发光二极管410。在一些实施例中，发光二极管410对应于第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204的中心点。在剖面图中，第一凹陷微结构202对称地设置于发光二极管410的两侧，且第二凹陷微结构204对称地设置于发光二极管410的两侧。
在一些实施例中，一个第一凹陷微结构202与一个第二凹陷微结构204环绕单一个子像素。在一些实施例中，一个第一凹陷微结构202与一个第二凹陷微结构204环绕由多个子像素构成的一个像素。
第一吸光层310位于电路基板CB之上。在本实施例中，第一吸光层310位于介电层200的第一面S1之上。在一些实施例中，第一吸光层310分离于第一反射层300。第一吸光层310与第一反射层300包括不同的材料。举例来说，第一吸光层310包括黑色树脂、黑色金属或其他吸光材料。凹陷微结构202横向地位于发光二极管410与第一吸光层310之间。第一吸光层310适用于减少不同像素或不同子像素之间彼此干扰的问题。
反光基板20包括透光区TA以及环绕透光区TA的反光区RA。透光区TA重叠于发光二极管410。在一些实施例中，反光基板20包括透明基板500、第二反射层510、第一缓冲层520、第一凸块结构532、第二凸块结构534、第三反射层540、第二缓冲层550以及第二吸光层560。
透明基板500的材质可为玻璃、石英、有机聚合物或其他合适的基板。第二反射层510位于透明基板500上，且位于反光区RA中。第二反射层510具有对应于透光区TA的第一透光孔512。第一透光孔512重叠于透光区TA。在本实施例中，反光基板20的透光区TA是由第一透光孔512所定义。
第一缓冲层520位于第二反射层510上。在一些实施例中，第一缓冲层520为透明或非透明材料。在一些实施例中，第一缓冲层520位于反光区RA，且不延伸至透光区TA，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一缓冲层520位于反光区RA与透光区TA中。第一凸块结构532与第二凸块结构534位于透明基板500与发光二极管基板10之间。在本实施例中，反光基板20中的凸块结构的数量可以根据实际需求而进行调整。
第一凸块结构532的凸面与第二凸块结构534的凸面朝向发光二极管基板10。在一些实施例中，第一凸块结构532与第二凸块结构534位于第一缓冲层520上。第一凸块结构532与第二凸块结构534位于透光区TA周围。在本实施例中，第一凸块结构532与第二凸块结构534为环形，且第一凸块结构532与第二凸块结构534环绕透光区TA。
第三反射层540位于第一缓冲层520、第一凸块结构532与第二凸块结构534上。第三反射层540共形于第一凸块结构532与第二凸块结构534，因此第三反射层540具有对应于第一凸块结构532与第二凸块结构534的凸起形状。第一凸块结构532与第二凸块结构534位于第二反射层510与第三反射层540之间。第三反射层540具有对应于透光区TA的第二透光孔542。第三反射层540的第二透光孔542重叠于第二反射层510的第一透光孔512。
在一些实施例中，第一凸块结构532与第二凸块结构534上的第三反射层540有助于将发光二极管410所发出的光线L2反射至反光基板20的透光区TA，由此提升镜面显示器1的亮度。
在一些实施例中，第二反射层510以及第三反射层540的材料包括金属，例如银、铝、钛、钼、铜或上述金属的合金或上述金属的堆叠层。在一些实施例中，第一反射层300、第二反射层510以及第三反射层540包括相同或不同的反光材料。
第二缓冲层550位于第三反射层540上。在一些实施例中，第一缓冲层520为透明材料。在一些实施例中，第一缓冲层520位于反光区RA，且不延伸至透光区TA，但本发明不以此为限。在一些实施例中，第一缓冲层520与第二缓冲层550的材料例如包括铟锌氧化物、铟锡氧化物或其他材料。
第二吸光层560位于第二缓冲层550上，且第二吸光层560重叠于第一吸光层310。在一些实施例中，第二吸光层560的材料包括黑色树脂、黑色金属或其他吸光材料。第二吸光层560适用于减少不同像素或不同子像素之间彼此干扰的问题。
图2A至图2F是图1A的发光二极管基板10的制造方法的剖面示意图。
请参考图2A，于电路基板CB上形成介电材料层200’。介电材料层200’覆盖第一接垫142以及第二接垫144。在本实施例中，介电材料层200’包括光刻胶。
请参考图2B，通过一次或多次的光掩膜工艺图案化介电材料层200’，以形成图案化的介电材料层200”。在一些实施例中，前述光掩膜工艺包括半色调光掩膜工艺或灰阶光掩膜工艺。图案化的介电材料层200”包括第一通孔210、第二通孔220、第一微结构202’以及第二微结构204’。第一通孔210以及第二通孔220分别重叠于第一接垫142以及第二接垫144，且第一通孔210以及第二通孔220暴露出第一接垫142以及第二接垫144。第一微结构202’包括倾斜侧壁202a’以及阶梯侧壁202b’，其中倾斜侧壁202a’相较于阶梯侧壁202b’更靠近第一通孔210以及第二通孔220。类似地，第二微结构204’包括倾斜侧壁204a’以及阶梯侧壁204b’，其中倾斜侧壁204a’相较于阶梯侧壁204b’更靠近第一通孔210以及第二通孔220。阶梯侧壁202b’以及阶梯侧壁204b’的阶梯宽度、阶梯数目与阶梯高度可以依照实际需求而进行调整。
请参考图2C，对图案化的介电材料层200”执行热处理以进一步固化图案化的介电材料层200”，由此获得介电层200。在热处理过程中，可能会因为图案化的介电材料层200”的材料的流动而使倾斜侧壁202a’、倾斜侧壁204a’、阶梯侧壁202b’以及阶梯侧壁204b’趋于平滑，因此，热处理过程后所得到的介电层200的第一凹陷微结构202的侧壁202b与第二凹陷微结构204的侧壁204b会较热处理之前的阶梯侧壁202b’与阶梯侧壁204b’平滑。
请参考图2D，形成第一吸光层310于介电层200的第一面S1上。在一些实施例中，形成第一吸光层310的方法包括：先沉积黑色金属材料于介电层200上，接着通过湿式蚀刻图案化前述黑色金属材料，以获得第一吸光层310。
请参考图2E，形成第一反射层300于介电层200的第一面S1上。在一些实施例中，形成第一反射层300的方法包括：先沉积反射金属材料于介电层200与第一吸光层310上，接着通过干式蚀刻图案化前述反射金属材料，以获得第一反射层300。在一些实施例中，在执行前述干式蚀刻时，反射金属材料与第一吸光层310具有不一样的蚀刻速率。第一吸光层310选用不容易在前述干式蚀刻中被移除的材料。因此，在图案化前述反射金属材料之后，可以保留第一吸光层310。
接着请参考图2F，将发光二极管410电性连接至电路基板CB。举例来说，通过巨量转移工艺将发光二极管410转移至电路基板CB上，接着再通过第一连接结构402以及第二连接结构404将发光二极管410电性连接至电路基板CB。
在本实施例中，介电层200的第一面S1的第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204并非凸起结构，因此第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204不容易在巨量转移工艺中碰触到发光二极管410。换句话说，第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204不会对巨量转移工艺的良率造成负面影响。
图3A至图3D是图1A的反光基板的制造方法的剖面示意图。
请参考图3A，形成第二反射层510与第一缓冲层520于透明基板500上。在一些实施例中，形成反射材料层与缓冲材料层于透明基板500上，接着通过蚀刻工艺而图案化反射材料层与缓冲材料层以形成第二反射层510与第一缓冲层520。在一些实施例中，第二反射层510与第一缓冲层520是通过同一道蚀刻工艺所定义，因此第二反射层510与第一缓冲层520具有相同的投影形状。在其他实施例中，第二反射层510与第一缓冲层520通过不同道蚀刻工艺所定义，因此，第二反射层510与第一缓冲层520可以具有不同的投影形状。
请参考图3B，形成第一凸块结构532与第二凸块结构534于第一缓冲层520上。在一些实施例中，第一凸块结构532与第二凸块结构534包括固化的光刻胶材料，且形成第一凸块结构532与第二凸块结构534的方法包括光刻工艺，但本发明不以此为限。第一凸块结构532与第二凸块结构534也可以选用光刻胶材料以外的材料。
请参考图3C，形成第三反射层540与第二缓冲层550于第一缓冲层520、第一凸块结构532与第二凸块结构534上。在一些实施例中，形成反射材料层与缓冲材料层于第一缓冲层520、第一凸块结构532与第二凸块结构534上，接着通过蚀刻工艺而图案化反射材料层与缓冲材料层以形成第三反射层540与第二缓冲层550。在一些实施例中，第三反射层540与第二缓冲层550是通过同一道蚀刻工艺所定义，因此第三反射层540与第二缓冲层550具有相同的投影形状。在其他实施例中，第三反射层540与第二缓冲层550通过不同道蚀刻工艺所定义，因此，第三反射层540与第二缓冲层550可以具有不同的投影形状。
请参考图3D，形成第二吸光层560于第二缓冲层550上。在一些实施例中，形成第二吸光层560的方法包括：先沉积黑色金属材料于第二缓冲层550上，接着通过湿式蚀刻图案化前述黑色金属材料，以获得第二吸光层560。
将图2F所公开的发光二极管基板10与图3D所公开的反光基板20组合在一起后，即可获得图1A所公开的镜面显示器1。
图4A是依照本发明的一实施例的一种镜面显示器的发光二极管基板的俯视示意图。在此必须说明的是，图4A的实施例沿用图1A至图1C的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图4A的发光二极管基板30与图1B的发光二极管基板10的主要差异在于：图1B的发光二极管基板10的第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204为矩形的环状结构，而图4A的发光二极管基板30的第一凹陷微结构202与第二凹陷微结构204为圆形的环状结构。
图4B是依照本发明的一实施例的一种镜面显示器的反光基板的仰视示意图。在此必须说明的是，图4B的实施例沿用图1A至图1C的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图4B的反光基板40与图1C的反光基板20的主要差异在于：图1C的反光基板20的第一凸块结构532与第二凸块结构534为矩形的环状结构，而图4B的反光基板40的第一凸块结构532与第二凸块结构534为圆形的环状结构。
图5A是依照本发明的一实施例的一种镜面显示器的剖面示意图。图5B是图5A的镜面显示器的发光二极管基板的俯视示意图。在此必须说明的是，图5A和图5B的实施例沿用图1A至图1C的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图5A与图5B的镜面显示器2与图1A的镜面显示器1的主要差异在于：图5A与图5B的镜面显示器2的第一凹陷微结构202并非环状结构。
请参考图5A与图5B，镜面显示器2包括组合在一起的发光二极管基板50与反光基板60。发光二极管基板50包括电路基板CB、发光二极管410、介电层200、第一反射层300、第一连接结构402、第二连接结构404以及第一吸光层310。反光基板60包括透明基板500、第二反射层510、第一缓冲层520、第一凸块结构532、第三反射层540、第二缓冲层550以及第二吸光层560。
发光二极管基板50的多个第一凹陷微结构202位于发光二极管410周围。在本实施例中，多个第一凹陷微结构202为点状分布。
在一些实施例中，位于发光二极管410的其中一侧的第一凹陷微结构202的剖面形状为非对称的形状，其中在这里的非对称指的是剖面图中单一个凹槽的形状为非对称。在第一凹陷微结构202的剖面形状中，在靠近发光二极管410的侧壁202a的坡度比远离发光二极管410的另一侧壁202b的坡度更大。
综上所述，通过凹陷微结构与凸块结构的设置，镜面显示器可以具有较高的发光效率。
Claims (7)
1.一种镜面显示器，包括：
一发光二极管基板，包括：
一电路基板；
一发光二极管，电性连接该电路基板；
一介电层，位于该电路基板之上，且该介电层的一第一面具有一凹陷微结构，其中该凹陷微结构位于该发光二极管的周围，位于该发光二极管的其中一侧的该凹陷微结构的剖面形状为非对称的形状，在该凹陷微结构的剖面形状中，在靠近该发光二极管的一侧壁的坡度比远离该发光二极管的另一侧壁的坡度更大；以及
一第一反射层，位于该介电层的该第一面之上，且重叠于该凹陷微结构；以及
一反光基板，包括一透光区以及环绕该透光区的一反光区，其中该透光区重叠于该发光二极管；该反光基板包括：
一透明基板；
一第二反射层，位于该透明基板上，且位于该反光区中，其中该第二反射层具有对应于该透光区的一第一透光孔；
一凸块结构，位于该透明基板与该发光二极管基板之间，且位于该透光区周围，其中该凸块结构的一凸面朝向该发光二极管基板；以及
一第三反射层，位于该凸块结构上，且该凸块结构位于该第二反射层与该第三反射层之间，其中该第三反射层具有对应于该透光区的一第二透光孔。
2.如权利要求1所述的镜面显示器，其中该反光基板还包括：
一第一缓冲层，位于该第二反射层上，且该凸块结构与该第三反射层位于该第一缓冲层上；以及
一第二缓冲层，位于该第三反射层上。
3.如权利要求1所述的镜面显示器，其中该凸块结构为环型，且该凸块结构环绕该透光区。
4.如权利要求1所述的镜面显示器，其中该凹陷微结构为环形，且该凹陷微结构环绕一个或多个该发光二极管。
5.如权利要求1所述的镜面显示器，其中该发光二极管基板还包括：
一第一吸光层，位于该电路基板之上，且该凹陷微结构横向地位于该发光二极管与该第一吸光层之间。
6.如权利要求5所述的镜面显示器，其中该反光基板还包括：
一第二吸光层，重叠于该第一吸光层。
7.如权利要求1所述的镜面显示器，还包括：
一第一连接结构，电性连接该发光二极管至该电路基板的一第一接垫，其中该介电层具有重叠于该第一接垫的一第一通孔。
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