CN107507906A - 显示器装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种显示器装置的制造方法。此方法包含提供薄膜晶体管基板,其具有多个子像素位置与对应到这些子像素位置的多个薄膜晶体管,提供载体基板以支撑多个发光二极管,其中每一个发光二极管具有第一电接点与第二电接点,转移位于载体基板的发光二极管至薄膜晶体管基板,这些发光二极管中的至少两个设置在这些子像素位置中的一个,以及固定这些发光二极管在薄膜晶体管基板的位置。此方法也可包含测出这些发光二极管中的第一发光二极管有缺陷,以及将第一发光二极管的第一电接点与显示器装置的第一电极电性隔离。
Description
技术领域
本发明涉及显示器装置,特别是涉及显示器装置的制造方法。
背景技术
为满足消费者对于高画质显示器装置的需求,产业趋势已转向发展发光二极管(light emitting diode;LED)的技术。虽然普遍认为发光二极管是相对成熟的技术,但是发光二极管的技术进步,如微型发光二极管(micro-LED)(有时称为“mLED”或“μLED”)的发展仍引人注目。然而,在发光二极管的实施中存在许多技术上的挑战。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种显示器装置的制造方法,包含提供薄膜晶体管基板,其具有子像素位置及对应于子像素位置的薄膜晶体管,提供载体基板以支撑发光二极管,其中发光二极管具有第一电接点及第二电接点,转移位于载体基板的发光二极管至薄膜晶体管基板,使得至少两个发光二极管设置于子像素位置,以及固定发光二极管在薄膜晶体管基板的位置。
本发明还提供一种显示器装置的制造方法,包含提供薄膜晶体管基板,其具有子像素位置及薄膜晶体管,提供载体基板以支撑发光二极管,其中发光二极管具有第一电接点及第二电接点,转移位于载体基板的发光二极管至薄膜晶体管基板,使得子像素位置设置对应的发光二极管,固定发光二极管在薄膜晶体管基板的位置,以及提供填充绝缘体使其接触发光二极管的侧壁。
附图说明
图1是显示器装置的示范实施例的平面示意图,其绘示多个子像素;
图2是显示器装置的示范实施例的剖面示意图,其绘示图1中沿剖面线2-2的子像素的细节;
图3至图5是制造显示器装置的方法的示范实施例的流程图;
图6A和图6B是薄膜晶体管基板的示范实施例的剖面示意图;
图7是载体基板的示范实施例的剖面示意图;
图8是薄膜晶体管基板的示范实施例的剖面示意图,其绘示绝缘层对转移头(transfer head)提供机械间隙(mechanical clearance)的细节;
图9和图10是测试设置在载体基板上的发光二极管的示范实施例的示意图;
图11A和图11B是从载体基板的示范实施例的剖面示意图,其绘示发光二极管的移除;
图12A和图12B是薄膜晶体管基板的示范实施例的剖面示意图,其绘示配置发光二极管;
图13A和图13B是测试设置在薄膜晶体管基板上的发光二极管的示范实施例的示意图;
图14是具有沉积的填充绝缘体的薄膜晶体管基板的示范实施例的剖面示意图;
图15是修复的示范实施例的示意图;
图16是具有沉积的第一电极的薄膜晶体管基板的示范实施例的剖面示意图;
图17A是第一电极的示范实施例的平面示意图;
图17B是第一电极的另一示范实施例的平面示意图;
图18是具有导光层的薄膜晶体管基板的示范实施例的剖面示意图;
图19是具有波长转换层的薄膜晶体管基板的示范实施例的剖面示意图;
图20是具有彩色滤光片的薄膜晶体管基板的示范实施例的剖面示意图;
图21是具有彩色滤光片的薄膜晶体管基板的另一示范实施例的剖面示意图;
图22是载体基板的另一示范实施例的示意图,其绘示移除倒装式发光二极管;
图23是显示器装置的一部分的另一示范实施例的平面示意图;
图24是显示器装置的一部分的另一示范实施例的剖面示意图;
图25是发光二极管的另一示范实施例的示意图。
符号说明
100、1000~显示器装置
102、104、106、670、674、675、676、677、678、682~子像素
112、114、116、458、460、520、522、552、554、684、686、850、852、952、954、1100~发光二极管
120~薄膜晶体管
122~箭头
124、126~电接点
128~发光二极管底部
130~发光二极管顶部
138、350、400、450、500、580、600、800、1004~薄膜晶体管基板
140、730、894、1094~盖板
150、200、300~方法
152、154、156、158、202、204、206、208、210、302、304、306、308、310、312、314、316、318、320、322、324、326、328、330、332、334~方块
2-2~剖面线
352、592~下栅极薄膜晶体管
354、404、452、804~基板
356、414、814、1014~金属层(M1)
358~栅极金属层
360、410、810、1010~通道
362、434、834、1034~金属层(M2)
364、420、820、1020~第一钝化层
366、422、822、1022~第二钝化层
370、430、504、586、606、830、1030~反射结构
372、432、832、1032~接触孔
374、502、590~绝缘层
376、438、588、608、838、1038~开口
378、440、840、1040~金属层(M3)
380、442、662、842、1042~共用线
382、444、844~选择性的接合层(M4)
402、692、802、1002~上栅极薄膜晶体管
406、806、1006~缓冲层
408、808、1008~主动层
412、812、1012~栅极绝缘层
436-1、610-1、836-1、1036-1~第一绝缘层
436-2、610-2、836-2、1036-2~第二绝缘层
454、556、970~接合层
456~基板顶面
462、464、591、593、611、613、974、1102~第二电接点
506、568、570、968~转移头
508、584、604~子像素位置
510~转移头操作表面
512~绝缘层顶面
524~最大高度
550、950~载体基板
552-1~发光二极管顶面
558、560、620、630~测试设备
562、564、566、582、964、966~加热器
569~转移头阵列
572、574、612、614、972、976~接合材料
610-3~第二绝缘层底面
610-4~第二绝缘层顶面
640、845、1045~填充绝缘体
642、644~发光二极管侧壁
650、846~钝化层
652、654、848、978、1104~第一电接点
660、860~第一电极
672、680~第一电极部分
700、870、1070~导光层
710、880、1080~波长转换层
720、890、1090~彩色滤光片
722、892、1092~光学粘着层
962~平台
1031、1033、1035~反射部分
1037~金属层(M3)互连部分
1105、1107~第一电接点部分
1109~导电保护层
1111~未掺杂半导体层
1113~第二导电半导体层
1115~多重量子阱层
1117~第一导电半导体层
d、d2~距离
t、t2~厚度
L~激光切割示意线
具体实施方式
本发明实施例是配合所附的附图来叙述,且可参考图中绘示的细节,然而本发明的保护范围并不限于在此揭露的实施例,而是涵盖所有包含于本发明实施例的范围与精神中的替代、修改及等效的方案。
本发明实施例提供显示器装置的制造方法。在一些实施例中,此方法包含放置发光二极管的实施与一或多个不同的其他步骤,例如测试、修复缺陷、形成如绝缘层、导光层或光学层等层结合的整合程序(integrated process)。在一些实施例中,在子像素位置提供发光二极管。在一些实施例中,在子像素位置提供至少两个发光二极管,从而对每一个子像素提供备用元件(component redundancy)。如果子像素位置中的发光二极管测定为有缺陷,发光二极管有缺陷是指该发光二极管无法正常发光,或者发光亮度或色度点不符合需求者等问题,可将此有缺陷的发光二极管与显示器装置的第一电极电性隔离,因此可减轻此有缺陷的发光二极管的不良影响(unwanted impacts),同时允许其他发光二极管放射光线。在一些实施例中,在有缺陷的发光二极管上形成钝化层(passivation layer),以将此发光二极管与第一电极电性隔离。在其他实施例中,进行激光切割(laser cutting)以截断第一电极,并且电性隔离(electrically isolate)发光二极管的第一电接点
图1绘示显示器装置100的示范实施例的平面示意图,其可适用于多种装置如移动装置等。本图只绘示显示器装置100的一部分,其包含多个子像素(如子像素102、104及106),且每一个子像素都包含至少一个发光二极管(如微型发光二极管)。举例而言,子像素102、104及106分别包含发光二极管112、114及116。
图2绘示子像素104的更多细节。子像素104包含薄膜晶体管120,其回应源极电极与栅极线(未绘示)提供的控制信号控制发光二极管114。显示器装置100中的每一个子像素都包含薄膜晶体管以控制对应的发光二极管的操作来产生光(如箭头122绘示由发光二极管114产生的光)。在此实施例中,在相对于发光二极管114的发光顶部130的发光二极管114的底部128上提供发光二极管114的电接点(124及126)。
薄膜晶体管基板138支撑显示器装置100的发光二极管与形成于薄膜晶体管基板138上的薄膜晶体管120。薄膜晶体管基板138可为刚性或具可挠性,薄膜晶体管基板的材料可为如玻璃、塑胶(聚亚酰胺(Polyimide;PI)或聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate;PET))。此外,也提供盖板140(如玻璃盖板、偏光板、阻隔膜(barrier film)或覆盖层(无机-有机-无机层))作为显示器装置100的外部保护覆盖(outer protectivecovering)。
图3绘示制造显示器装置例如图1的显示器装置100的方法150的示范实施例的流程图。如图3所示,方法150可由方块152开始说明,其中提供包含多个子像素位置(即形成子像素的位置)及对应于上述子像素位置的多个薄膜晶体管的薄膜晶体管基板。在方块154中,提供支撑多个发光二极管的载体基板。特别是上述发光二极管中的每一个都包含第一电接点及第二电接点。在方块156中,将这些发光二极管由载体基板转移至薄膜晶体管基板,且将这些发光二极管中的至少两个发光二极管设置在这些子像素位置的每一个子像素位置中。应提到的是,由于发光二极管的总数可能过大以至于无法一次转移所有发光二极管,因此转移发光二极管可通过多个转移步骤进行,每一个步骤涉及发光二极管的子集(subset)。一些实施例中,使用取放设备(pick-and-place equipment)的转移头(transferhead)来将发光二极管由载体基板转移至薄膜晶体管基板。接着,如方块158所示,将这些发光二极管的位置固定在薄膜晶体管基板,使得至少两个发光二极管固定在薄膜晶体管基板的每一个子像素位置上以形成对应的子像素。
图4的流程图绘示另一示范实施例的制造显示器装置的方法200。如图4所示,方法200可由方块202开始说明,其中提供具有多个子像素位置及多个薄膜晶体管的薄膜晶体管基板。在方块204中,提供支撑多个发光二极管的载体基板。特别是载体基板支撑的这些发光二极管中的每一个发光二极管都包含第一电接点及第二电接点。在方块206中,将这些发光二极管由载体基板转移至薄膜晶体管基板,且将这些发光二极管中对应的一个发光二极管设置于这些子像素位置的每一个子像素位置上。应提到的是,由于发光二极管的总数可能过大以至于无法一次转移所有发光二极管,因此转移发光二极管可通过多个转移步骤进行,其包含的每一个步骤涉及发光二极管的子集。之后,如方块208所示,将这些发光二极管的位置固定在薄膜晶体管基板。举例而言,发光二极管可通过接合材料与薄膜晶体管基板接合。
在方块210中,提供填充绝缘体,特别是此填充绝缘体接触这些发光二极管的侧壁。
也应提到的是,在一些实施例中,在提供填充绝缘体之前,可检测这些发光二极管中的第一发光二极管是否有缺陷。回应于测定第一发光二极管有缺陷之后,可将第一发光二极管的第一电接点与显示器装置的第一电极电性隔离。在一些实施例中,电性隔离发光二极管可包含在有缺陷的发光二极管的电接点上提供钝化层及/或对此电接点进行激光切割。如上所述,以此方法进行发光二极管的电性隔离可减轻有缺陷的发光二极管的不良影响。
检测缺陷的程序可如预期地在这些发光二极管中进行,且可在单一程序中提供缺陷修复,以将多个测定为有缺陷的发光二极管电性隔离。但如果检测出没有发光二极管有缺陷,亦即发光二极管可正常发光,则可省略缺陷修复的步骤。
图5的流程图绘示另一示范实施例的制造显示器装置的方法300。应提到的是,图5的流程图包含的数个步骤/程序在一些实施例中可选择性实施。另外,虽然为了方便以特定排序呈现这些步骤/程序,但是在其他实施例中,这些步骤/程序仍可采用其他不同的排序方式。此外,图5中的步骤/程序参照后续的附图会有更详细的说明。
如图5所示,方法300可由方块302开始说明,其中提供薄膜晶体管基板。此步骤将会参照图6A及图6B做更详细的说明,薄膜晶体管基板可以具有不同的构造,例如上栅极薄膜晶体管或下栅极薄膜晶体管。薄膜晶体管的主动层(通道)的材料可为非晶硅(amorphoussilicon,a-Si)、金属氧化物或低温多晶硅(low temperature polysilicon,LTPS)等其他材料。在方块304中,在薄膜晶体管基板上沉积绝缘层,特别是绝缘层的提供在用于将发光二极管转移至薄膜晶体管基板的转移部件的操作表面之间建立足够的间隙,此步骤将在图8中有更详细的说明。在方块306中,提供载体基板,其包含将要转移至薄膜晶体管基板的发光二极管。载体基板与相关的薄膜晶体管的示范实施例之后参照图7说明。值得注意的是,可在薄膜晶体管基板及/或载体基板上进行一或多种不同的测试(例如参照图9~图10的说明)。之后,如方块308所示,将薄膜晶体管基板及载体基板装载于平台上,以便于进行发光二极管的转移与配置。
如方块310所示,将转移头的阵列放置于载体基板的发光二极管上方,在方块312中,将转移头与前述发光二极管接触。接着,如方块314及316所示,转移头将发光二极管取出并放置于薄膜晶体管基板上。此转移与放置发光二极管的程序将会在图11A、图11B、图12A及图12B作更详细的描述。
进行到方块318,将具有放置的发光二极管的薄膜晶体管基板转移至测试平台,以便于进行一或多种测试,例如采用光致发光及电致发光测试(之后于图13A及图13B说明)。在测试测定出有缺陷的发光二极管之后,程序可进行到方块322,此时可针对有缺陷的发光二极管的进行修复步骤(更多细节详见图15、图23~图24)。后续如方块324所示,将薄膜晶体管基板转移至沉积室(deposition chamber)。于此实施例中,是以沉积室为例,但于其他实施例中,也可使用其他可制作出绝缘体的方式,于此并不限制。
从方块326起,位于沉积室中可有助于进行之后的制作工艺。特别是如方块326所示(在图14中有更多说明),可提供填充绝缘体。在方块328中,沉积显示器装置的第一电极(参阅图16、图17A及图17B)。接着,如方块330及332所示,可提供导光层(图18)与波长转换层(图19)。如方块334所示,之后覆盖对侧基板或保护基板(可具有或无包含彩色滤光片)(参阅图20)。
图6A绘示配置有下栅极薄膜晶体管352的薄膜晶体管基板350的示范实施例,但不限于此。在准备薄膜晶体管基板350的步骤中,可使用多种不同的制作工艺。特别是提供基板354(如刚性或具可挠性的基板),在基板354上将金属层(M1)356图案化,以形成栅极电极与栅极线/扫描线。沉积栅极绝缘层358,且之后将金属层(M2)362图案化,以形成源极电极、漏极电极与数据线,接着再分别沉积第一钝化层364与第二钝化层366。在主动层中形成通道360且介于源极与漏极电极之间。第一钝化层364与第二钝化层366具有接触孔372,其贯穿第一钝化层364与第二钝化层366,以露出至少一部分的金属层(M2)362。在此实施例中,金属层(M1)356及金属层(M2)362为多层的导电层。在其他实施例中,金属层(M1)356及金属层(M2)362可为单层的导电层。
图6A也绘示反射结构370,其界定出子像素位置以放置一或多个发光二极管。在此实施例中,形成反射结构370,沉积绝缘层374,接着在绝缘层374中蚀刻出开口376以露出接触孔372。然后在开口376中沉积金属层(M3)378以形成反射结构370,并且在接触孔372中沉积金属层(M3)378以电连接至金属层(M2)362。另外,金属层(M3)378可用于形成共用线(如共用线380),以电连接至相关的发光二极管的第一电极。共用线380可对第一电极提供共用电压。也可在子像素位置中于反射结构370上方提供由接合材料所形成的选择性的接合层(M4)382,以便于接合一或多个发光二极管。接合材料可选择性的选用具有导电性的材质,但不限于此。
图6B绘示另一示范实施例的配置有上栅极薄膜晶体管402的薄膜晶体管基板400,薄膜晶体管基板400包含基板404,在基板404上形成有缓冲层406与主动层408。实施再结晶(如通过准分子激光退火)和图案化以形成通道410,并对通道410进行N型掺杂。接着沉积栅极绝缘层412并图案化金属层(M1)414,以形成栅极电极与栅极线/扫描线。之后,沉积第一钝化层420及第二钝化层422。沉积并图案化金属层(M2)434,以形成源极电极、漏极电极与数据线。在此实施例中,源极与漏极电极贯穿第一钝化层420及第二钝化层422,以电连接至主动层408。缓冲层406可为单层或多层。
薄膜晶体管基板400也包含反射结构430,其界定出用于放置一或多个发光二极管的子像素位置。在此实施例中,沉积第一绝缘层436-1之后进行蚀刻,以在第一绝缘层436-1中形成接触孔(contact via)432。沉积第二绝缘层436-2之后进行蚀刻,以在第二绝缘层436-2中形成开口438。然后在开口438中沉积金属层(M3)440,以形成反射结构430以及共用线(如共用线442),并且也在接触孔432内沉积金属层(M3)440。反射结构430是用于通过接触孔432电连接至相关发光二极管的第二电接点及对应的薄膜晶体管。也可在子像素位置中于反射结构430上更提供选择性的接合层(M4)444,以便于接合发光二极管。
图7绘示载体基板450的示范实施例,如图所示,载体基板450包含基板452,在基板452的顶面456上设置接合层454。发光二极管(如发光二极管458及460)通过接合层454附着于基板452。举例而言,形成接合层454的材料可为低熔点的金属、金属合金、导电高分子或上述材料的组合(如熔点低于350℃,较佳为低于200℃)。
在此实施例中,以接合材料粘合于发光二极管(如发光二极管458及460)个别的第二电接点(462、464)的发光二极管为可移除地附着于基板452。后续会详细说明通过加热接合材料以便于从载体基板450取出发光二极管458及460。
如图8所示,提供适当厚度(t)的绝缘层502,以利于使用移转部件进行将发光二极管转移至薄膜晶体管基板500时,让转移部件的操作表面与薄膜晶体管基板500的上表面之间建立足够的机械间隙,以免破坏薄膜晶体管基板。特别绘示出薄膜晶体管基板500的一部分,其包含绝缘层502、反射结构504以及取放设备的转移头506。
当在子像素位置508(由反射结构504所界定)放置发光二极管时,转移头506通常会以向下的移动方式接近薄膜晶体管基板500,使得在转移头的操作表面510与薄膜晶体管基板500之间的最靠近距离会以绝缘层502的顶面512计算其最靠近距离。由于在此放置操作过程中具有非预期性接触的可能性,通过设定绝缘层502的顶面512的位置相对于发光二极管在薄膜晶体管基板500上的最大高度(maximum elevation)来建立间隙。
在此实施例中,将发光二极管520、522的最大高度设在这些发光二极管中具代表性的一个发光二极管的顶面524的高度。绝缘层502的厚度(t)(厚度(t)由底面526到顶面512之间来测量)与顶面512到发光二极管的最大高度524之间测量的距离(d)的比例落在一范围(R)内。在此实施例中,此范围(R)介于绝缘层502厚度(t)的约3%到约70%之间,如此可确保发光二极管的顶面向上突出超过绝缘层502的顶面512,为转移头的操作表面510提供足够的机械间隙,以防止转移头损害绝缘层或薄膜晶体管基板。在一实施例中,此范围(R)介于绝缘层502厚度(t)的约3%到约25%之间;在一实施例中,此范围(R)介于绝缘层502厚度(t)的约3%到约15%之间;在一实施例中,此范围(R)介于绝缘层502厚度(t)的约40%到约70%之间。此外,在另一实施例中,此厚度(t)可由绝缘层在栅极电极或栅极线/扫描线上方的部分来测量。
图9~图10绘示移除相关的发光二极管将其放置于薄膜晶体管基板上之前,在载体基板550上进行具代表性的测试的示意图。如图9所示,载体基板550包含多个可排成阵列的发光二极管(如发光二极管552及554),且每一个发光二极管都通过可选择性移除的接合层556附着于载体基板550。测试设备558相邻于发光二极管放置,以对一或多个发光二极管进行光致发光测试。
在图10中,设置测试设备560以对载体基板550的一或多个发光二极管进行电致发光测试。应提到的是,由于接合层556的导电性质,在此实施例中有助于进行多种不同的测试,使发光二极管得以在测试电路中激发。利用一或多个测试程序,例如光致发光及电致发光测试,当发光二极管附着于载体基板550时,可以在移转到薄膜晶体管基板之前确认发光二极管是良好或有缺陷。
接续图9~图10的示范实施例,图11A及图11B绘示选取发光二极管552及554。如图11A所示,将载体基板550装载于平台562上,平台562包含加热器564,以加热载体基板550及相关的结合层556,让发光二极管552及554容易自载体基板550释出,以便于进行发光二极管552及554的转移与放置。
转移头阵列569位于发光二极管552及554上方。在图11A此实施例中,加热器566设置于转移头阵列569上。如图所示,转移头阵列569中的转移头568位于发光二极管552上方,且转移头阵列569中的转移头570位于发光二极管554上方。在转移头定位好之后,将转移头568及570放置成接触发光二极管552及554,以将发光二极管552及554转移至薄膜晶体管基板。可使用各种不同的转移技术来取出(或挑选出)发光二极管于转移头上,举例而言,可使用真空、静电、磁力或其他方法。接着,如图11B所示,在加热器564、566的其中的一或两者加热接合层556至适当温度之后,转移头568、570分别挑选出发光二极管552及554。应提到的是,在从载体基板550移除发光二极管552及554之后,接合材料(如接合材料572、574)可附着于发光二极管552及554且随转移头阵列569移动。
图12A及图12B绘示将挑选出的发光二极管552、554放置于薄膜晶体管基板的两个示范实施例。特别是图12A绘示具有下栅极薄膜晶体管592的薄膜晶体管基板580的结构,且图12B绘示具有上栅极薄膜晶体管692的薄膜晶体管基板600的结构,也可使用其他各种不同构造的薄膜晶体管基板。
如图12A所示,将薄膜晶体管基板580设置于加热器582上方的平台562上。在此实施例中,下栅极薄膜晶体管构造的主动层材料可包括非晶硅(a-Si)、金属氧化物(如氧化铟镓锌(IGZO)),或其他适合的材料。薄膜晶体管基板580包含多个子像素位置,其中之一(即子像素位置584)绘于图中。在绝缘层590的开口588中形成反射结构586,其界定出子像素位置584。
在转移发光二极管552、554至薄膜晶体管基板580的步骤中,转移头568、570配置发光二极管,使得这些发光二极管中对应的一或多个发光二极管设置于薄膜晶体管基板的这些子像素位置中的每一个子像素位置。在一些实施例,如图12A的实施例中,此步骤包含确保至少两个发光二极管设置在这些子像素位置的每一个子像素位置中对应的反射结构上方。因此,在此实施例中,发光二极管552及554设置在子像素位置584中的反射结构586上方。同时注意到,发光二极管552的第二电接点591放置成与反射结构586及/或选择性的接合层444电性接触,且发光二极管554的第二电接点593放置成与反射结构586及/或选择性的接合层444电性接触。加热器582及/或566可用于加热接合材料572、574,以固定发光二极管在薄膜晶体管基板580的位置。注意到反射结构586或选择性的接合层444电连接至相应的薄膜晶体管的源极/漏极电极。
如图12B所示,将薄膜晶体管基板600设置于加热器582上方的平台562上。在此实施例中,上栅极薄膜晶体管构造的主动层材料可包括低温多晶硅(LTPS)或其他合适的材料。在基板上形成上栅极薄膜晶体管692之后,沉积第一绝缘层610-1,第一绝缘层610-1可为平坦化层。接着,在第一绝缘层610-1上设置第二绝缘层610-2,且在第二绝缘层610-2中形成开口608。薄膜晶体管基板600包含多个子像素位置,此处只绘示子像素位置604。在第二绝缘层610-2的开口608中形成反射结构606,其界定出子像素位置604。
为了将发光二极管552、554转移至薄膜晶体管基板600,将转移头568、570放置于发光二极管上方,使得这些发光二极管中的相对应的一个发光二极管设置在薄膜晶体管基板600的这些子像素位置中的每一个子像素位置。在此实施例中,将发光二极管552及554设置在子像素位置604中的反射结构606上方。特别是发光二极管552的第二电接点611放置成与反射结构606及/或接合材料612电性接触,且发光二极管554的第二电接点613放置成与反射结构606及/或接合材料614电性接触。加热器582及/或562是用于加热接合材料612、614,以固定发光二极管在薄膜晶体管基板600的位置。在此实施例中,如图12B所示,发光二极管552、554的最大高度设定在这些发光二极管中具代表性的一个发光二极管的顶面高度。第二绝缘层的底面610-3与顶面610-4之间测量到的厚度(t2)与第二绝缘层的顶面610-4与发光二极管552的顶面552-1之间测量到的距离(d2)的比例会在一范围(R)内。在一实施例中,此范围(R)介于绝缘层610-2厚度(t2)的约3%到约70%之间,如此可确保发光二极管的顶面552-1向上突出超过第二绝缘层610-2的顶面610-4,来为转移头提供足够的机械间隙,以防止转移头损害第二绝缘层610-2或薄膜晶体管基板600。在一实施例中,此范围(R)介于绝缘层610-2厚度(t2)的约3%到约25%之间;在一实施例中,此范围(R)介于绝缘层610-2厚度(t2)的约3%到约15%之间;在一实施例中,此范围(R)介于绝缘层610-2厚度(t2)的约40%到约70%之间。此外,在另一实施例中,此厚度(t2)可由第二绝缘层610-2在栅极电极或栅极/扫描线上方的部分来测量。
图13A及图13B绘示对薄膜晶体管基板上设置的发光二极管进行测试的示范实施例的示意图,例如可在从载体基板转移发光二极管且固定其位置之后进行。接续图12A所示的实施例,将测试设备620放置在相邻于发光二极管552、554的位置,以对薄膜晶体管基板580上的一或多个发光二极管进行光致发光测试。另外,或取而代之的是,对上述一或多个发光二极管进行电致发光测试。图13B绘示电致发光测试的实施例,其中测试设备630的位置相邻于薄膜晶体管基板600上的发光二极管552、554。利用一或多个测试步骤,例如光致发光或电致发光测试,可确认发光二极管是良好或有缺陷。
在进行测试之后,可将薄膜晶体管基板转移至沉积室(未绘示)以进行后续的制造程序。在此以图13A的实施例(亦即薄膜晶体管基板580)为例描述多个程序。应提到的是,上述程序可适用于薄膜晶体管基板的其他构造。
如图14所示,在子像素位置沉积填充绝缘体640。填充绝缘体640可由透明材料,例如环氧树脂、压克力(Polymethylmethacrylate;PMMA)、苯并环丁烯(benzocyclobutene;BCB)、聚酰亚胺(polyimide)或上述材料的组合所形成。在图14中,填充绝缘体640至少部分地填入由反射结构586衬里的开口588。如此一来,填充绝缘体640填在发光二极管552与554之间,以及在发光二极管与反射结构586之间。在此实施例中,填充绝缘体640延伸超过发光二极管的第二电接点(591、593),且延伸至发光二极管的侧壁上(如侧壁642及644)。在其他实施例中,填充绝缘体640可只延伸超过发光二极管的第二电接点(591、593),将第二电接点与其他导电材料隔离或电性绝缘。
如上所述,如果测出发光二极管有缺陷,可进行修复。如图15所绘示的修复的实施例,此显示器装置实施例包含薄膜晶体管基板580,且于有缺陷的发光二极管上沉积钝化层650。在此实施例中是以发光二极管552为例,发光二极管552包含第一电接点652,且发光二极管554包含第一电接点654,在发光二极管552的第一电接点652上提供钝化层650,以使第一电接点652与显示器装置的第一电极(绘示于图16)电性隔离。在另一实施例中,有缺陷的发光二极管可以被良好的发光二极管替换,例如当子像素中只提供一个发光二极管时。
如图16所示,在任何缺陷如预期地修复之后,可沉积第一电极660。第一电极660提供发光二极管与相关的共用线(如共用线662)的电连接。
参照图17A的实施例,其显示可将第一电极660图案化以提供非连续性的部分,用于将子像素的分开的群组与共用线662分别电连接。举例而言,包含发光二极管552及554的子像素670与第一电极部分672有电连接,第一电极部分672也跟子像素674、675、676、677及678电连接。然而于另一个实施例中,可选择性将第一电极部分680图案化,让第一电极部分680仅跟子像素中其中至少一个发光二极管电连接,但不跟其他至少一个发光二极管电连接,且在此实施例中,是利用第一电极部分的图案化而让有缺陷的发光二极管不发光,因此,于此实施例中可省略钝化层650。举例而言,子像素682包含发光二极管684及686其具有第一电极部分680只与发光二极管686电连接。在一些实施例中,未连接于第一电极部分的发光二极管可能是有缺陷的发光二极管。
图17B绘示已经沉积第一电极690的另一示范实施例。与图17A的图案化变化形式相比,本实施例在沉积钝化层650之后包含完整相连的第一电极690。
为了方便描述,接续图16实施例(非限制性的方式),图18绘示并入导光层700后的薄膜晶体管基板580。特别是在第一电极660上沉积导光层700,导光层700可以让从发光二极管放射的光展开。利用导光层可以让显示器朝向指定方向(如观看方向)增加总发光量,增加光发射均匀性,及/或增加色谱的清晰度。
在图19中,在第一电极660上提供波长转换层710。特别是在此实施例中,在导光层700上形成波长转换层710(其可为各种不同的构造,如量子点、磷光体或前述的组合)。波长转换层可将发光二极管发射的光波长转换为目标波长。举例而言,如果每一个发光二极管只发射单一种色谱(例如所有发光二极管都发射蓝光),不同的波长转换层可将单一种色谱转换成红、绿、蓝或其他种色谱。
如图20所示,在第一电极660上提供彩色滤光片720。特别是在此实施例中,彩色滤光片720位于光学粘着层722上,其用于将彩色滤光片720附着于具有发光二极管的薄膜晶体管基板。提供盖板730(如刚性或具可挠性的覆盖基板;玻璃盖板、偏光板、阻隔膜或覆盖层)作为整体结构的顶层。彩色滤光片可滤出从波长转换层发射出的不想要的颜色,并且使光的放射光谱更清晰。举例而言,可在红色波长转换层上形成红色滤光层,以滤除红色以外的颜色;可在绿色波长转换层上形成绿色滤光层,以滤除绿色以外的颜色;以及可在蓝色波长转换层上形成蓝色滤光层,以滤除蓝色以外的颜色。应提到的是,导光层、波长转换层及彩色滤光片都是选择性的且可依需求选择。
图21绘示另一示范实施例,其中提供具有上栅极薄膜晶体管802的薄膜晶体管基板800。如图21所示,薄膜晶体管基板800包含基板804,在基板804上形成缓冲层806与主动层808。在此实施例中,缓冲层806为多层;在其他实施例中,缓冲层可为单层。实施再结晶(如通过准分子激光退火)、图案化以形成通道810,并对通道810进行N型掺杂。接着沉积栅极绝缘层812并图案化金属层(M1)814,以形成栅极电极与栅极线。之后沉积第一钝化层820及第二钝化层822。栅极绝缘层812、第一钝化层820及第二钝化层822可为单层或多层。
沉积并图案化金属层(M2)834,以形成源极电极、漏极电极与数据线。沉积第一绝缘层836-1并形成接触孔832,其贯穿第一绝缘层836-1。接着沉积第二绝缘层836-2并接着进行蚀刻,以在第二绝缘层836-2中形成开口838。然后在开口838中沉积金属层(M3)840,以形成反射结构830及共用线(如共用线842),金属层(M3)840也设置于接触孔832内。可使用反射结构830通过接触孔832电连接至相关的显示器装置的第二电接点及对应的薄膜晶体管。可在反射结构830上形成选择性的接合层(M4)844,以便于接合发光二极管。
图21也绘示填充绝缘体845填在发光二极管850与852之间,以及在发光二极管850、852与反射结构830之间。图中也显示缺陷修复,其系通过沉积钝化层846将有缺陷的发光二极管850的第一电接点848与第一电极860电性隔离来进行。另外,在第一电极860上提供导光层870、波长转换层880及彩色滤光片890。在此实施例中,彩色滤光片890位于光学粘着层892上。也提供盖板894作为整体结构的顶层。盖板894可为刚性或具可挠性的基板,如玻璃盖板、偏光板、阻隔膜或覆盖层(无机-有机-无机层)。应提到的是,导光层、波长转换层及彩色滤光片都是选择性的并可依需求选择。
上述的钝化层材料可含无机材料或有机材料。上述的绝缘层材料可包含无机材料、有机材料、遮光材料或前述材料的组合。上述的填充绝缘体材料可包含无机材料、有机材料、遮光材料或前述材料的组合。举例而言,有机材料可包含高分子,如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate;PET)、聚亚酰胺(polyimide)、聚碳酸酯(polycarbonate)、环氧树脂(epoxy)、聚乙烯(polyethylene)及/或聚丙烯酸酯(polyacrylate);无机材料可包含氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)、二氧化钛(TiO2)、铝氧化物(AlOx)、氧化铝(Al2O3)、锶氧化物(SrOx)或前述化合物的组合。
图22绘示另一示范实施例的载体基板的示意图,其显示移除发光二极管952,在此实施例中为倒装型发光二极管。在图22中,载体基板950装载于平台962上,以便于发光二极管的转移与放置。平台962包含加热器964,以加热载体基板950与相关联的接合层970至有助于将发光二极管952从载体基板释出的温度。
转移头阵列位于载体基板上方。在此实施例中,加热器966也合并于上述转移头(显示其中的一者)。特别是,转移头968位于发光二极管952上方,且转移头968放置成与发光二极管952接触,以将发光二极管952转移至薄膜晶体管基板。应提到的是,加热器966可选择性设置。
在发光二极管从载体基板移除之后,可进行前述发光二极管(如发光二极管952)的转移,使得接合层970的接合材料附着于发光二极管的电接点。特别是接合材料972附着于第二电接点974,且接合材料976附着于第一电接点978。第一电接点978可电连接至共用线,且第二电接点974可电连接至子像素的相对应的薄膜晶体管的漏极电极。
接续图22的实施例,来自载体基板950的发光二极管的放置绘示于图23(其绘示平面或布局图)及图24(其绘示剖视图)。如图23~图24所示,发光二极管952、954合并于配置有上栅极薄膜晶体管1002(如低温多晶硅薄膜晶体管)的显示器装置1000内。显示器装置1000包含薄膜晶体管基板1004,其上形成有缓冲层1006与主动层1008。在此实施例中,缓冲层1006为多层;在其他实施例中,缓冲层1006可为单层。实施再结晶、图案化以形成通道1010,并对通道1010进行N型掺杂。沉积并图案化栅极绝缘层1012及金属层(M1)1014,以形成栅极电极与栅极线。之后,沉积第一钝化层1020及第二钝化层1022。栅极绝缘层1012、第一钝化层1020或第二钝化层1022可为单层或多层。
沉积并图案化金属层(M2)1034,以形成源极电极、漏极电极与数据线。沉积第一绝缘层1036-1,然后形成接触孔1032。接着沉积第二绝缘层1036-2并接续蚀刻,以在第二绝缘层1036-2中形成开口1038。然后在开口1038中沉积金属层(M3)1040,以形成反射结构及共用线(如共用线1042)。同时也将金属层(M3)1040设置于接触孔1032内。在此实施例中,反射结构1030是由分离的部分所形成(详见图23),其中以反射部分1031作为阳极,且与发光二极管952的第二电接点974电连接;反射部分1033的作用为将发光二极管952的第一电接点978连接至共用线1042;以及反射部分1035的作用为将发光二极管954的第一电接点连接至共用线1042。填充绝缘体1045至少部分地填在发光二极管952与954之间,以及在发光二极管与反射结构1030之间,以稳固发光二极管952及954的位置。
图24也绘示缺陷修复,其是通过对金属层(M3)1040进行激光切割,以将有缺陷的发光二极管952的第一电接点978与显示器装置的共用线1042电性隔离。在此实施例中,对延伸在反射部分1033与共用线1042之间的金属层(M3)1040的互连部分1037进行激光切割(激光切割以箭头L绘示)。
另外,提供导光层1070、波长转换层1080及彩色滤光片1090。在此实施例中,彩色滤光片1090位于光学粘着层1092上方。也提供盖板1094作为整体结构的顶层。盖板1094可为刚性或具可挠性的基板,如玻璃盖板、偏光板、阻隔膜(barrier film)或覆盖层(无机-有机-无机层)。应提到的是,导光层、波长转换层及彩色滤光片都是选择性的并可依需求选择。
图25绘示发光二极管的另一实施例,其可与上述实施例结合。如图25所示,发光二极管1100为混合式元件,其包含第二电接点1102及第一电接点1104。发光二极管1100可包含第一导电半导体层1117、形成在第一导电半导体层1117上的多重量子阱层1115,及形成在多重量子阱层1115上的第二导电半导体层1113。注意到第二电接点1102位于元件底部,而第一电接点1104则包含位于元件底部的第一电接点部分1105,以及位于相邻于元件顶部的第一电接点部分1107。第一导电半导体层1117与第二导电半导体层1113可分别为P型及N型半导体层。未掺杂的半导体层1111可形成在第二导电半导体层1113上。
导电保护层1109可在激光剥离制作工艺期间保护第一电接点1104,免于被用来分离发光二极管成长基板(如蓝宝石基板)与发光二极管1100的激光光束损害。导电保护层1109是由吸收激光光的材料所形成(导电保护层的能带间隙小于在激光剥离制作工艺期间的激光光束的能带间隙)。举例而言,导电保护层可由氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)或二氧化钛(TiO2)所形成。需强调的是,上述实施例仅作为实施上可行的范例,可在不违背本发明的原理的情况下对上述实施例进行多种不同的变化及调整。所有上述的调整与变化都包含于本发明的保护范围中。
虽然结合以上数个优选实施例公开了本发明,然而其并非用以限定本发明。任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作任意的更动与润饰。因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (20)
1.一种显示器装置的制造方法,包括:
提供一薄膜晶体管基板,其具有多个子像素位置及对应于该些子像素位置的多个薄膜晶体管;
提供一载体基板以支撑多个发光二极管,其中该些发光二极管中的每一个具有第一电接点及第二电接点;
转移位于该载体基板的该些发光二极管至该薄膜晶体管基板,使得该些发光二极管中的至少两个设置于该些子像素位置中的一个位置;以及
固定该些发光二极管在该薄膜晶体管基板的位置。
2.如权利要求1所述的显示器装置的制造方法,还包括:
提供一填充绝缘体在该些子像素位置中的该一个位置中,其中该填充绝缘体填入设置于该些子像素位置中的该一个位置的该些发光二极管中的该至少两个发光二极管之间。
3.如权利要求2所述的显示器装置的制造方法,还包括:
测定在该些子像素位置中的该一个位置的该些发光二极管中的该至少两个发光二极管的其中的一者有缺陷;以及
将该些发光二极管中的该至少两个发光二极管中测出有缺陷的该一个发光二极管电性隔离。
4.如权利要求3所述的显示器装置的制造方法,其中该电性隔离包括在该些发光二极管中的该至少两个发光二极管中测出有缺陷的该一个发光二极管的该第一电接点上提供一钝化层。
5.如权利要求3所述的显示器装置的制造方法,还包括在该些发光二极管上形成一第一电极。
6.如权利要求5所述的显示器装置的制造方法,其中该第一电极不覆盖该些发光二极管中测出有缺陷的该一个发光二极管。
7.如权利要求6所述的显示器装置的制造方法,还包括在该第一电极上提供一彩色滤光片及一波长转换层的其中至少一者。
8.如权利要求1所述的显示器装置的制造方法,其中在提供该薄膜晶体管基板的该步骤中,一第一电极设置于该些子像素位置中的该一个位置。
9.如权利要求8所述的显示器装置的制造方法,还包括:
测定出在该些子像素位置中的该一个位置的该些发光二极管中的至少两个发光二极管的其中的一者有缺陷;以及
对设置于该些子像素位置中的该一个位置的该第一电极进行激光切割。
10.如权利要求1所述的显示器装置的制造方法,其中:
在提供该薄膜晶体管基板的该步骤中,该些子像素位置中的该一个位置具有一对应的反射结构;以及
在转移位于该载体基板的该些发光二极管至该薄膜晶体管基板的该步骤中,该些发光二极管中的该至少两个发光二极管设置于该些子像素位置中的该一个位置的该对应的反射结构上。
11.如权利要求10所述的显示器装置的制造方法,其中:
在提供该薄膜晶体管基板的该步骤中,提供一绝缘层;
在固定该些发光二极管的位置的该步骤之后,该些发光二极管在该薄膜晶体管基板呈现一最大高度;以及
该绝缘层的一顶面位置低于该最大高度。
12.如权利要求11所述的显示器装置的制造方法,其中:
该绝缘层具有一厚度;以及
在该绝缘层的该顶面与该最大高度之间的一距离介于该厚度的3-70%之间。
13.一种显示器装置的制造方法,包括:
提供一薄膜晶体管基板,其具有多个子像素位置及多个薄膜晶体管;
提供一载体基板以支撑多个发光二极管,其中该些发光二极管中的每一个具有第一电接点及第二电接点;
转移位于该载体基板的该些发光二极管至该薄膜晶体管基板,使得该些子像素位置中的每一个位置设置该些发光二极管中对应的一个发光二极管;
固定该些发光二极管在该薄膜晶体管基板的位置;以及
提供一填充绝缘体使其接触该些发光二极管的侧壁。
14.如权利要求13所述的显示器装置的制造方法,在固定该些发光二极管的位置的该步骤之后,还包括:
测定出该些发光二极管中的一第一发光二极管有缺陷;以及
将测出有缺陷的该第一发光二极管的该第一电接点电性隔离。
15.如权利要求14所述的显示器装置的制造方法,其中在测出有缺陷的该第一发光二极管上不设置该显示器装置的一第一电极。
16.如权利要求14所述的显示器装置的制造方法,其中将该第一电接点电性隔离包括在该第一发光二极管的该第一电接点上提供一钝化层。
17.如权利要求14所述的显示器装置的制造方法,其中将该第一电接点电性隔离包括对该显示器装置的一第一电极进行激光切割。
18.如权利要求13所述的显示器装置的制造方法,其中在转移位于该载体基板的该些发光二极管至该薄膜晶体管基板的该步骤中,该些发光二极管中的至少两个发光二极管设置于该些子像素位置中的每一个位置。
19.如权利要求13所述的显示器装置的制造方法,其中:
在提供该薄膜晶体管基板的该步骤中,提供一绝缘层;
在固定该些发光二极管的位置的该步骤之后,该些发光二极管在该薄膜晶体管基板呈现一最大高度;以及
该绝缘层的一顶面位置低于该最大高度。
20.如权利要求19所述的显示器装置的制造方法,其中:
该绝缘层具有一厚度;以及
在该绝缘层的该顶面与该最大高度之间的一距离介于该厚度的3~70%之间。
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