CN110634905A - 具有发光二极管阵列的显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有发光二极管阵列的显示器及其制造方法，其中该显示器，包括具有多个电控元件的一基板；一发光二极管阵列，包括一半导体层和多个发光单元形成于半导体层上；形成于半导体层上的多个第一电极；形成于基板和发光二极管阵列之间的一粘结层；和多个波长转换元件，形成于半导体层上并与发光单元位于半导体层的不同侧，波长转换元件的位置与发光单元的位置相对应，其中波长转换元件彼此相距一距离。

Description

具有发光二极管阵列的显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示器及其制造方法，且特别是涉及一种具有发光二极管阵列的显示器及其制造方法。
背景技术
随着发光二极管(LED)技术的成熟与演进，直接利用LED达到自发光显示像素的全彩LED显示器或微型(Micro)LED显示器的技术也正蓬勃发展中，其应用领域相较于TFT-LCD更为广泛，包含软性、透明显示器，为一可行性高的次世代平面显示器技术。然而在商业化上，仍有不少的成本与技术瓶颈存在，亟待克服。例如，已知的一主动(有源)式发光二极管阵列的显示器，利用于电极上制作接点(bumps)来电连接一驱动基板与一发光二极管阵列。然而，此连接方式不但制作工艺困难，接点与发光二极管的电极之间的对位也不容易。再者没有底材支撑于驱动基板与发光二极管阵列之间，因此用以形成发光二极管阵列的基板(例如蓝宝石基板)无法移除。而基板的存在会影响像素之间光信号，造成互相干扰(cross-talk)，影响显示品质。
发明内容
本发明有关于一种具有发光二极管阵列的显示器及其制造方法，实施例中，利用于一驱动基板和一发光二极管阵列之间形成粘结层，使原先用以形成发光二极管阵列的长晶基板可以在设置粘结层之后移除，因而解决像素之间光信号互相干扰的问题。
根据一实施例，提出一种显示器，包括具有多个电控元件的一基板；一发光二极管阵列(LED array)，包括一半导体层和多个发光单元形成于半导体层上；形成于半导体层上的多个第一电极；形成于基板和发光二极管阵列之间的一粘结层；和多个波长转换元件，形成于半导体层上并与发光单元位于半导体层的不同侧，波长转换元件的位置与发光单元之位置相对应，其中波长转换元件彼此相距一距离。
根据一实施例，提出一种显示器，包括：具有多个电控元件的一基板；一发光二极管阵列(LED array)，包括一半导体层和多个发光单元形成于半导体层上；形成于半导体层上的多个第一电极；和一粘结层，包括一粘结材料和多个连接金属位于粘结材料中，粘结材料填充于基板和发光二极管阵列之间，连接金属包括：分别对应发光单元的多个第一部分，和对应于第一电极的至少一部分的多个第二部分，其中，该些第一部分的高度不同于该些第二部分的高度。
根据一实施例，提出一种显示器的制造方法，包括：提供一基板，基板具有多个电控元件；形成多个连接导体于基板上，其中连接导体包括多个第一部分和多个第二部分；提供一发光二极管阵列，此发光二极管阵列包括一半导体层和多个发光单元形成于半导体层上；对组发光二极管阵列和基板；形成一粘结层于基板和发光二极管阵列之间；和形成多个波长转换元件于半导体层上，且波长转换元件与发光单元位于该半导体层的不同侧，其中波长转换元件的位置与发光单元的位置相对应，且波长转换元件彼此相距一距离。而前述形成粘结层的步骤可以在对组发光二极管阵列和基板的步骤之前或之后进行。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附的附图详细说明如下：
附图说明
图1为本发明一实施例的一种发光二极管阵列与电极的上视图；
图2为本发明一实施例的显示器的剖面示意图，其发光二极管阵列与电极沿图1的剖面线2-2所绘示；
图3A～图3E为本发明一实施例的显示器的制作方法的示意图；
图4A～图4C为本发明一实施例中一波长转换元件的其中一种制法示例的示意图；
图5为本发明另一实施例的显示器的剖面示意图；
图6为本发明又一实施例的显示器的剖面示意图；
图7为本发明再一实施例的显示器的剖面示意图；
图8A、图8B为本发明一实施例的一接合制作工艺的示意图；
图9为本发明另一实施例的显示器的剖面示意图；
图10A～图10F为如图9所示的显示器的其中一种制法的示意图；
图11A～图11G为如图9所示的显示器的其中另一种制法的示意图；
图12为本发明另一实施例的发光二极管阵列与电极的上视图；
图13为本发明一实施例的显示器的剖面示意图，其发光二极管阵列与电极沿图12的剖面线13-13所绘示。
符号说明
21：基板
22：接垫
221：第一控制接垫
222：第二控制接垫
31：发光二极管阵列
LU：发光单元
310：长晶基板
311、313：半导体层
311a：第一表面
311b：第二表面
313a：第二导电型半导体层的表面
312：活性叠层
315：绝缘层
316：第一电极
316P：导电接垫
316C：连接部
3161、3162：走线
317：第二电极
40、50：粘结层
41、51：粘结材料
42、52：连接金属
421、521：第一部分
422、522：第二部分
d1：第一部分的高度
d2、d2’：第二部分的高度
45：波长转换元件
45R：红色波长转换元件
45G：绿色波长转换元件
45B：蓝色波长转换元件
46：防水层
410：非导电胶体
420：导电粒子
PR：光致抗蚀剂
PR’：图案化光致抗蚀剂
OM：不透明材料
具体实施方式
在此揭露内容的实施例中，提出具有发光二极管阵列的显示器及其制造方法，利用于一驱动基板(例如CMOS基板)和一发光二极管阵列之间形成粘结层，粘结层包括连接金属和粘结材料，连接金属可以提供驱动基板和发光二极管阵列之间的电连接，而粘结材料则填充于驱动基板和发光二极管阵列之间的空隙并提供支撑。因此，在实施例的显示器中，原先用以形成发光二极管阵列的长晶基板(例如蓝宝石基板)可以在设置粘结层之后移除，而后若依应用需求，可在半导体层上不同于发光单元所在的表面上形成波长转换层(例如包括量子点荧光粉的波长转换元件)，完成全彩化。因此，相较于传统结构，实施例所提出的显示器不但具有粘结材料可以提供驱动基板和发光二极管阵列之间的支撑力，提升整体结构的稳定度(reliability)。由于移除了长晶基板，除了可以减少显示器的整体厚度，也可增加显示器的可挠性，使应用更为广泛。若应用于微型发光二极管阵列制造(例如各微型发光二极管相应于一子像素)，则如实施例提出的没有长晶基板的显示器结构可以避免子像素之间光信号互相干扰(cross talk)。再者，实施例所提出的制造方法，可以适用于电极水平位置(/水平高度)相同或不同的发光二极管(特别是N电极与P电极有不同水平位置/水平高度)与驱动基板之间的充填与电性导通，而粘结层中连接金属与粘结材料的形成也不会对结构中的相关层和组件造成损伤，也不需采用耗时且昂贵的制造程序，因此实施例提出的结构与制法实适合量产。
此揭露内容的实施例其应用十分广泛，以下实施例以具有微型发光二极管阵列(micro-LED array)的显示器做举例说明，但本发明并不以该些态样为限。以下提出相关实施例，配合附图以详细说明本发明所提出的显示器的相关结构及其制造方法。再者，实施例中相同或类似的标号用以标示相同或类似的部分，以利清楚说明。然而所提出的实施态样的叙述，如细部结构、制作工艺步骤和材料应用等等，仅为举例说明之用，本发明欲保护的范围并非仅限于所述的态样。本发明并非显示出所有可能的实施例，相关领域者可在不脱离本发明的精神和范围内对实施例的结构和制作工艺加以变化与修饰，以符合实际应用所需。因此，未于本发明提出的其他实施态样也可能可以应用。再者，附图已简化以利清楚说明实施例的内容，附图上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制。因此，说明书和图示内容仅作叙述实施例之用，而非作为限缩本发明保护范围之用。
再者，说明书与请求项中所使用的序数例如“第一”、“第二”…等的用词，是为了修饰请求项的元件，其本身并不意含及代表该请求元件有任何之前的序数，也不代表某一请求元件与另一请求元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。另外，当述及一第一材料层位于一第二材料层上、之上或上方时，除非特别定义，否则可包括第一材料层与第二材料层直接接触的情形。或者，也可能间隔有一或更多其它材料层的情形，在此情形中，第一材料层与第二材料层之间可能不直接接触。
图1是绘示根据本发明一实施例的一种发光二极管阵列与电极的上视图。在此实施例中，提出如矩阵排列的一发光二极管阵列，例如是但不限于是微型发光二极管阵列(micro-LED array)，如图中所示的多个发光单元LU，并将N电极制作为一金属网格(n-metal grid)为一示例；N电极例如包括：位于发光二极管阵列的外围的多个导电接垫316P(例如N接垫，图1中以4个导电接垫316P为例，但并不限制于此)以及位于相邻发光单元LU之间的多个延伸部，包括沿着第一方向D1(例如X方向)延伸的金属走线3161，和沿着第二方向D2(例如Y方向)上延伸的金属走线3162，且该些延伸部电连接至相应的导电接垫316P。网格状的N电极可以降低串连电阻值，并使各像素电流路径的串连电阻值达到接近一致。但本发明并不以此N电极态样为限制。
另外，在实际制作时，此发光二极管阵列可以是从含有发光二极管的晶片(LEDwafer)切割出来，例如欲制作出1K×1K的发光二极管阵列时，就需要在阵列的两个方向上各摆放上1000颗LED；切割后再与一驱动基板(例如一CMOS基板)对接。当然，本发明并不限制于此，在另一制作例中，也可整片具有发光二极管的晶片(LED wafer)和驱动基板(例如CMOS基板)对接。图1中发光二极管阵列的外围，如四个角落处形成有例如十字形的对准记号(alignment marks)，供驱动基板与具有发光二极管的晶片对接时作为对准之用；在此示例中，对准记号例如是(但不限制地)形成于邻近导电接垫316P的末端处。
图2为本发明一实施例的显示器的剖面示意图，其发光二极管阵列与电极沿图1的剖面线2-2所绘示。实施例的一显示器包括一发光二极管阵列(LED array)31，与具有多个电控元件的一基板21接合而成。基板21例如是一互补式金属氧化物半导体背板(CMOSbackplane)或任何具有控制电路的基板，与发光二极管阵列电连接后可控制各像素的电流。发光二极管阵列31具有一半导体层311和多个发光单元LU形成于半导体层311上；且多个第一电极316，例如N电极(N electrodes)形成于半导体层311上。实施例的显示器还包括一粘结层40形成于基板21和发光二极管阵列31之间。如图2所示，粘结层40包括一粘结材料41(例如非导电胶体)和多个连接金属42位于粘结材料41中，粘结材料41填满基板21和发光二极管阵列31之间的空隙，可提供基板21和发光二极管阵列31接合后的支撑力，并可适当阻隔水气侵蚀电极与进入发光二极管的材料层中。
在实施例中，连接金属42可包括与发光单元LU相对应的第一部分421，以及与第一电极316的至少一部分相对应的第二部分422。如图2所示，连接金属42包括多个第一部分421分别对应于发光单元LU，以及多个第二部分422对应第一电极316中位于发光二极管阵列31外围的导电接垫316P。亦即，连接金属42的第二部分422对应导电接垫316P。其中，第一部分421的高度d1不同于第二部分422的高度d2。
再者，实施例的显示器还包括多个第二电极317，例如P电极(P electrodes)分别形成于各发光单元LU上，其中连接金属42的第一部分421连接于第二电极317。在此微型发光二极管阵列的示例中，P电极(例如第二电极317)形成于各发光单元LU，而N电极(例如第一电极316)则为多个发光单元LU所共用。第一电极316与第二电极317的材料可以为透明导电材料或金属材料。透明导电材料包括但不限于氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锡锌(ZTO)，氧化镓锌(GZO)、氧化铟钨(IWO)、氧化锌(ZnO)、砷化铝镓(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、砷化镓磷化物(GaAsP)、氧化铟锌(IZO)、和类金刚石碳(DLC)。金属材料包括但不限于铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、锑(Sb)、钴(Co)、以及包含上述的合金。
在此示例中，基板21(具有控制电路)上例如具有多个接垫22。粘结层40的连接金属42的另一端与基板21上的接垫22连接。如图2所示，基板21的接垫可包括多个第一控制接垫221和多个第二控制接垫222，其中连接金属42的各第一部分421分别电连接第一控制接垫221和第二电极(例如P电极)317，连接金属42的各第二部分422分别电连接第二控制接垫222和位于发光二极管阵列31外围的导电接垫316P(亦即第一电极316，例如N电极)。在此示例中，导电接垫316P上例如还有连接部316C(connecting portion)，所以连接金属42的第二部分422例如是通过连接部316C而与导电接垫316P(亦即第一电极316)电连接。再者，在此示例中，连接部316C的厚度可以等于或是不等于第二电极317的厚度；例如图2所示，连接部316C的厚度略大于第二电极317的厚度，但本发明对此并不特别限制。
另外，在此示例中，第一电极316如导电接垫316P的水平位置与第二电极317的水平位置不同(例如导电接垫316P的水平位置更接近半导体层311)，而导电接垫316P上的连接部316C也比第二电极317更接近半导体层311，因此如图2所示的粘结层40中，连接金属42的第一部分421的高度d1小于第二部分422的高度d2。不过，实施例中可应用的发光二极管的电极设置态样并不仅限于此图2的示例，连接金属42的第一部分421的高度d1与第二部分422的高度d2会受到实际应用时电极配置与相关层厚度的变化而有所调整，而本发明的实施例实际上适用高度d1与d2不同甚至相同的任何结构态样。再者，虽然于此实施例中以形成连接部316C为例做说明，但在其他实施例中，第一电极上(例如导电接垫316P上)，也可能不具有连接部316C，本发明对此并不多做限制。
再者，实施例中可应用的发光二极管结构态样，包括相关半导体层与量子阱层的层数与配置、电极设置、各层材料以及材料激发后所发出的光色等等，本发明并不多做限制，图2仅简单绘示其中一种可应用的发光二极管的结构态样。如图2所示，一示例的半导体层311例如是一第一导电型半导体层，而各发光单元LU包括一活性叠层312(例如多重量子阱(Multiple Quantum Well，MQW)和一第二导电型半导体层313形成于活性叠层312上，其中第二电极317分别形成于各发光单元LU的第二导电型半导体层313上。在一示例中，第一导电型和第二导电型例如分别是N型和P型。
实施例中，第一导电型半导体层311和第二导电型半导体层313例如为包覆层(cladding layer)或限制层(confinement layer)，可分别提供电子、空穴，使电子、空穴于活性叠层312中结合发光。第一导电型半导体层311、活性叠层312、及第二导电型半导体层313可包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，例如AlxInyGa(1-x-y)N或AlxInyGa(1-x-y)P，其中0≤x、y≤1；(x+y)≤1。依据活性叠层312的材料，发光单元LU可发出一峰值介于580nm和700nm之间的红光，峰值介于530nm及570nm之间的绿光，峰值介于450nm及490nm之间的蓝光，或峰值介于380nm及420nm之间，例如是400nm的UV光。在一示例中，第一导电型半导体层311为N-GaN，活性叠层312为多重量子阱(MQW)，一第二导电型半导体层313为P-GaN，各发光单元LU发出峰值介于450nm及490nm之间的蓝光，之后可通过波长转换元件例如包括量子点荧光粉(Quantumdot phosphors，QD phosphors)的红色波长转换元件和绿色波长转换元件的设置，完成全彩化。
再者，在一示例中，显示器还包括一绝缘层315覆盖半导体层311和发光单元LU，且绝缘层315暴露出各发光单元LU的第二导电型半导体层313的部分表面313a，各第二电极317(例如P电极)形成于表面313a上与第二导电型半导体层313接触，其中粘结层40的连接金属42的第一部分421分别连接各发光单元LU的第二电极317，如图2所示。
根据本发明提出的实施例，除了粘结层40中的连接金属42可提供基板21和发光二极管阵列31之间的电连接，粘结层40中的粘结材料41则填充于基板21和发光二极管阵列31之间的空隙以提供支撑，因此，原先用以形成发光二极管阵列的长晶基板(例如蓝宝石基板)可以在形成粘结层40后(包括形成连接金属42)移除，而后可于半导体层311上不同于发光单元LU所在的表面上形成波长转换元件45，例如量子点荧光粉(QD phosphors)，以完成全彩化。以下提出一种显示器的制作方法，以作示例说明。
图3A～图3E是绘示本发明一实施例的显示器的制作方法。图3A～图3E与图2中相同的元件沿用相同标号，以利清楚说明。如图3A所示，分别提供一基板21(例如一CMOS背板)和一发光组件(例如一LED晶片)，发光组件包括了一长晶基板310以及如前述的发光二极管阵列31、绝缘层315、第一电极316、第二电极317。基板21与发光二极管阵列31所包括的元件配置细节，请参照上述内容，在此不赘述。在一示例中，长晶基板310例如是图形化的一蓝宝石基板，可利用例如有机金属化学气相沉积(metal organic chemical-vapordeposition，MOCVD)的方式生长出例如包含有氮化镓(GaN)的外延层。
之后，形成一粘结层40，包括粘结材料41和多个连接金属42，在基板21和发光二极管阵列31之间，如图3B所示。其中，连接金属42包括对应发光单元LU的第一部分421，以及对应第一电极例如导电接垫316P的第二部分422。连接金属42的配置细节，请参照上述内容，在此不赘述。
基板21和包括发光二极管阵列31的发光组件(例如LED晶片)完成接合后，粘结材料41填充基板21和发光组件之间的空隙，以做支撑。接着，如图3C所示，可移除长晶基板310。一示例中，可利用激光剥离(Laser lift-off)方式移除长晶基板310。
之后，如图3D所示，由于有粘结材料41的支撑，可在半导体层311上于不同发光单元LU所在的表面上形成波长转换元件45，其材料例如是量子点(Quantum dot，QD，为一种高效的荧光发光晶体)。在一示例中，当QD受到短波长(高能量)的蓝光激发后，会放出长波长(低能量)的光子，放出的光子具有狭窄光谱分布与可调控性峰值，可通过控制QD的制作工艺控制尺寸大小、调整峰值及尺寸的分布，使其具有窄光谱分布特性，因而达到转换不同光色。例如，在发光单元LU包括蓝光GaN层之示例中，可包括多个红色波长转换元件45R和多个绿色波长转换元件45G。其中一个红色波长转换元件45R(发出峰值介于580nm和700nm之间的红光)设置于一个发光单元LU之上、一个绿色波长转换元件45G(发出峰值介于530nm及570nm之间的绿光)设置于一个发光单元LU之上和没有设置波长转换元件于其上的一个发光单元LU(蓝光GaN层发出峰值介于450nm及490nm之间的蓝光)构成一个RGB像素，据此形成多个RGB像素，以完成全彩化显示。在一示例中，半导体层311例如具有相对的第一表面311a和第二表面311b(亦即，上下表面)，其中第一表面311a朝向基板21；而发光单元LU形成于第一表面311a上，波长转换元件45(例如红色波长转换元件45R和绿色波长转换元件45G)形成于第二表面311b上且分别与不同的发光单元LU的位置相对应，其中该些波长转换元件45彼此相距一距离。根据实施例，没有长晶基板的显示器结构，可以避免像素之间光信号互相干扰(cross talk)，也可减少显示器的整体厚度和增加可挠性。
接着，如图3E所示，形成一防水层46于半导体层的第二表面311b上并覆盖波长转换元件45(45R/45G)。在一示例中，波长转换元件45例如为量子点(QD)荧光粉材料层，防水层46为一透明防水膜，其材质例如是环氧树脂(epoxy)或其他可以阻绝水气的具有高度透光性(例如对于发光单元所发出的光的穿透系数大于90％)的材料，以保护容易受水气影响特性的量子点荧光粉材料。
再者，在上述如图3D所示的步骤中，可利用光刻(lithography)制作工艺形成波长转换元件。请参照图4A～图4C，其绘示本发明一实施例中一波长转换元件的一种制法。如图4A所示，形成一光致抗蚀剂PR于半导体层311上；接着，利用曝光显影形成一图案化光致抗蚀剂PR’，如图4B所示。其中，图案化光致抗蚀剂PR’包括开口其对应后续形成红色波长转换元件45R的位置。然后，形成红色波长转换元件45R和去除图案化光致抗蚀剂PR’，如图4C所示。同样地，可利用如图4A～图4C的步骤形成绿色波长转换元件45G，以完成如图3D所示的波长转换元件45的制作。
另外，虽然于上述示例中，以发光单元LU包括蓝光GaN层以及形成红色波长转换元件45R和绿色波长转换元件45G为例做说明(如图2、图3A～图3E)，但本发明并不限制于此态样。在实际应用中，依发光单元LU发出的光色做波长转换元件的适当设置。例如于一应用例中，如发光单元LU包括紫外光(UV)LED，则需设置蓝色波长转换元件，以将非可见光的UV光转换成蓝光。图5为本发明另一实施例的显示器的剖面示意图。图5与图3D中相同元件标示相同标号，以利清楚说明，且该些元件的内容请参照如上，此处不重复赘述。如图5的示例中，在半导体层311上形成红色波长转换元件45、绿色波长转换元件45G和蓝色波长转换元件45B，据此形成RGB像素，完成全彩化显示。
再者，在一些实施例中，更可于波长转换元件外围形成低透光性材料或非透光性材料，例如不透明材料。图6为本发明又一实施例的显示器的剖面示意图。图6与图3D中相同元件标示相同标号，以利清楚说明，且该些元件的内容请参照如上，此处不重复赘述。如图6的示例中，在半导体层311上该些波长转换元件的外围形成不透明材料OM，例如围绕红色波长转换元件45R和绿色波长转换元件45G的四周，以减少光相互干扰(cross-talk)的情形。不透明材料例如是黑色、白色或其他不透明材料，如：黑色颜料、白色颜料，黑色颜料的材料例如炭黑(Carbon Black)，白色颜料例如氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、硫化锌、氧化锆。
另外，图7为本发明再一实施例的显示器的剖面示意图。图7与图2中相同或类似的元件标示相同或类似的标号，以利清楚说明。在此示例中，第一电极316(如导电接垫316P)的水平位置与第二电极317的水平位置不同(例如导电接垫316P的水平位置更接近半导体层311)。在此示例中，在第一电极上方，例如导电接垫316P上，并没有形成连接部316C，因此如图7所示的连接金属42，其第二部分422直接连接导电接垫316P(亦即第一电极)与基板21的第二控制接垫222；换句话说，图7中的第二部分422的高度d2’大于图2中第二部分422的高度d2。当然，实施例中可应用的连接金属42的第一部分421与第二部分422的设置态样，以及第一电极316与第二电极317的相对水平位置并不仅限于如图2、图7的示例。连接金属的高度d1与d2不同或者接近，以及第一电极316与第二电极317的水平位置不同或者接近，都属本发明实施例可应用的结构态样，然而对于第一电极316与第二电极317的水平位置有明显落差(i.e.连接金属的高度d1与d2不同)的结构态样，实施例提出的制法更可以确保基板21和发光二极管阵列的电极的电性导通。以下提出其中一种粘结层的制法示例。
图8A、图8B是绘示本发明一实施例的一接合制作工艺。其中，图8A为接合制作工艺中加热前的状态，图8B为接合制作工艺中加热后的状态。再者，图8A、图8B图与图3A、图3B中相同的元件沿用相同标号，以利清楚说明。在此示例中，在接合制作工艺中使用一自对组导电胶(self-assembly conductive paste，SAP)。
如前述，在基板21(例如一CMOS背板)和一发光组件(例如一LED晶片，包括了一长晶基板310、发光二极管阵列31、绝缘层315、第一电极316、第二电极317等部件)之间，填入一自对组导电胶(SAP)，自对组导电胶(SAP)包括一非导电胶体410和多个导电粒子420，在未进行加热前导电粒子420近似均匀地分散于非导电胶体410中，如图8A所示；亦即，导电粒子420在非导电胶体410中对应于第一电极316和第二电极317区域的分布密度与对应电极以外区域的分布密度相近。接着，于接合制作工艺中对构装件进行加热，例如是在一低温范围(例如温度约140℃～180℃)进行快速加热(例如加热时间约30秒～3分钟)，则导电粒子420熔融，与电极接合导通，如图8B所示，导电粒子420聚集于对应第一电极316/第二电极317处与控制接垫221/222之间，而构成如上述实施例所述的连接金属42的第一部分421与第二部分422。而非导电胶体410与未形成连接金属42的导电粒子420则形成如上述实施例所述的粘结层40的粘结材料41。接合制作工艺后的非导电胶体410也因加热而固化。
其中，导电粒子420包含有熔点低于300℃的金属材料。金属材料可以是元素、化合物、或合金，例如：铋(Bi)、锡(Sn)、银(Ag)、铟(In)、或其合金(例如：锡铋银合金)。当导电粒子21为合金时，导电粒子21的熔点是指合金的共晶点。非导电胶体410可以是热固性聚合物，例如：环氧树脂(epoxy)、硅氧树脂(silicone)、聚甲基丙烯酸甲酯、以及环硫化物(episulfide)。非导电胶体410可以在固化温度下固化。在示例中，导电粒子420的熔点例如低于非导电胶体410的固化温度。如图8A所示，在加热步骤之前，导电粒子420的粒径被定义为导电粒子420的直径，而两个相邻的第二电极317之间的最短距离优选地是导电粒子420的粒径的两倍以上。在一示例中，导电粒子420例如是锡球；在一示例中，锡球粒径在1μm至50μm范围之间(1μm≤锡球粒径≤50μm)。但该些数值仅提出作为举例说明，而非用以限制本发明之用。
对于第一电极316与第二电极317的水平位置不同(连接金属的高度d1与d2不同)的结构态样，若是使用各向异性导电膜(ACF)压合，以分别接合第一电极316/第二电极317与基板21上的控制接垫221/222，则不等高的第一电极316与第二电极317在压合时可能会有受力不均的现象产生，导致第二电极317与控制基板之间导通不良。因此，相较于传统于电极上镀制接点(bumps)、或是使用各向异性导电膜(ACF)接合的方式，实施例所提出的粘结层制法，例如利用上述SAP(加热后可自对组的特性，无须加压)，可以确保基板21和发光二极管电极之间的电性导通，也避免了受力不均的现象产生，特别是第一电极316与第二电极317的水平位置不同(连接金属的高度d1与d2不同)的结构态样。再者，也由于SAP具有加热后可自行组装的特性，没有传统用接点对位不易的问题，制作上也快速容易，因此适合量产。
除了如上述示例的自对组各向异性导电胶，也可选用其他材料与制法，以完成实施例的粘结层40的设置。图9是绘示本发明另一实施例的显示器的剖面示意图。图9与图2中相同或相似的元件沿用相同或相似标号，且相同元件的说明请参照上述，在此不赘述。如图9所示，在此示例中，粘结层50可包括粘结材料51和多个连接金属52，连接金属52包括多个第一部分521和多个第二部分522，其中第一部分521对应发光单元LU(第二电极317)，第二部分522对应导电接垫316P(第一电极316)。其连接和设置方式的详细内容请参照上述如图2所示的第一部分421与第二部分422。如图2所示的一实施例中，连接金属42例如是由导电粒子420于加热步骤中熔融并聚集而形成。而如图9所示的一实施例中，连接金属52例如是以曝光显影方式形成金属体或其他导电体。可应用的粘结层50的连接金属52例如是金属体(metal dots，例如：铟(In)、锡(Sn))或其他导电体(例如柱体、颗粒等不限形状的导电物)，而粘结层50的粘结材料51例如是具有高度透光性的高分子，例如苯并环丁烯(Benzocyclobutene)类高分子(BCB-based polymers)或树脂。BCB类高分子是具有低介电特性的热固型高分子，其具有优良的接合能力、抗化学腐蚀性，以及良好接合强度。树脂的材料例如包括热固型高分子以及助焊剂，热固型高分子例如是环氧树脂。其他具有高度透光性(例如对于发光单元所发出的光的穿透系数大于90％)并具有粘结特性的材料，也可以应用，并不仅限于BCB类高分子或树脂。
关于形成如图9所示的显示器，以下提出其中两种制法，以做示例说明。
图10A～图10F是绘示如图9所示的显示器的其中一种制法。图10A～图10F与图3A～图3E中相同元件沿用相同标号，且相关元件的内容可以参考前述相关段落。如图10A所示，首先提供一基板21(具有控制电路，例如一CMOS背板)，其上例如具有多个接垫22(例如第一控制接垫221和第二控制接垫222)。接着，形成光致抗蚀剂PR于基板21上方，如图10B所示。对光致抗蚀剂PR进行曝光显影形成图案化光致抗蚀剂PR’，而于对应后续欲形成的连接金属52处形成多个开口，如图10C所示。之后，通过开口例如以蒸镀方式形成金属体(如铟、锡、铜、金、铝、银)或其他导电体，以形成连接金属52的第一部分521和第二部分522，并移除图案化光致抗蚀剂PR’，如图10D所示。接着，图10D中的结构与发光二极管阵列31对接，并于基板21及发光二极管阵列之间填入粘结材料51，如图10E所示。然后，形成波长转换元件45(例如45R/45G或45R/45G/45B，视发光单元的光色而定)，如图10F所示。
图11A～图11G是绘示如图9所示的显示器的其中另一种制法。图11A～图11G与图3A～图3E中相同元件沿用相同标号，且相关元件的内容可以参考前述相关段落。如图11A所示，首先提供一基板21(具有控制电路，例如一CMOS背板)，其上例如具有多个接垫22(例如第一控制接垫221和第二控制接垫222)。接着，形成光致抗蚀剂PR于基板21上方，如图11B所示。对光致抗蚀剂PR进行曝光显影形成图案化光致抗蚀剂PR’，而于对应后续欲形成的连接金属52的第一部分521和第二部分522处形成多个开口，如图11C所示。之后，通过开口例如以蒸镀方式形成金属体(如铟、锡、铜、金、铝、银)或其他导电体，以形成第一部分521和第二部分522，并移除图案化光致抗蚀剂PR’，如图11D所示。接着，将尚未固化的粘结材料51形成在基板21上并覆盖连接金属52，如图11E所示。图11E中的结构再与发光二极管阵列31对接，如图11F所示；在此步骤中包含熔融第一部分521和第二部分522，因此，第一部分521和第二部分522例如分别与第二电极317和连接部316C接合。粘结材料51在第一部分521和第二部分522分别与第二电极317和连接部316C接合后被固化。
根据上述的示例，可先形成连接金属42/52，再填入粘结材料41/51，并根据选用粘结材料的特性进行适当制作工艺(例如加热或照光等)以固化粘结材料41/51，完成实施例的粘结层40/50的设置接合。本发明对于实施例的粘结层的材料与设置方式，例如粘结材料41/51是在基板21(具有控制电路)与发光二极管阵列31对接之前或之后而设置，并不特别限制。
再者，上述示例中，例如图2～图9，其连接金属42/52的侧壁直线绘制以做说明，但实际应用时连接金属42/52的剖面形状并不局限于如图2～图9中所绘的直线形侧壁，连接金属42/52的侧壁(或最外侧表面)可能呈弯曲形状或其他例如不规则形状，视粘结层的材料选择和/或制作工艺步骤而定，例如选用SAP作为粘结层时导电粒子420受热而熔融并聚集于电极处所构成的连接金属42其侧壁可能呈弯曲状，或者固化粘结材料41/51时可能会使连接金属42/52的剖面形状产生变化。因此，实施例所例举的图示仅作说明之用，并非用以限制本发明。
另外，上述示例，例如图2～图9以如图1所示的网格状N电极为例，以做其中实施例的说明，但本发明并不局限于此。非网格状的N电极也可应用本发明的实施例。以下提出其中一种非网格状的N电极态样做另一示例的说明。
图12是绘示根据本发明另一实施例的发光二极管阵列与电极的上视图。图13为本发明一实施例的显示器的剖面示意图，其发光二极管阵列与电极沿图12的剖面线13-13所绘示。请同时参照图12、图13。图12、图13与图1、图2中相同或相似的元件沿用相同或相似标号，且相同元件的说明请参照上述，于此不赘述。不同于图1的网格状第一电极(例如N电极)，如图12所示的第一电极包含位于发光二极管阵列外围的导电接垫316P(例如N接垫)，而没有设置如图1的延伸部例如沿着第一方向D1、第二方向D2(例如X、Y方向)延伸的金属走线3161、3162。因此如图13所示的发光二极管阵列中，并没有延伸部位于两两相邻的发光单元LU之间。虽然如图12示例的非网格状N电极，其电阻值大于图1的网格状N电极，但也属本发明可应用的N电极态样其中之一。本发明并没有对可应用的N电极态样多做限制。
根据上述，实施例提出具有发光二极管阵列的显示器，包括一驱动基板(例如CMOS基板)、一发光二极管阵列和一粘结层形成于两者之间，其中粘结层包括连接金属和粘结材料，连接金属可以提供驱动基板和发光二极管阵列之间的电连接，而粘结材料则填充于驱动基板和发光二极管阵列之间的空隙以提供支撑，并可适当阻隔水气侵蚀电极与进入发光二极管的材料层中。据此，原先用以形成发光二极管阵列的长晶基板(例如蓝宝石基板)可以在设置粘结层之后移除，因此实施例的显示器不具有长晶基板。若应用于微型发光二极管阵列制造，各微型发光二极管相应于一子像素，则如实施例提出的没有长晶基板的显示器结构可以避免子像素之间光信号互相干扰。而且没有长晶基板也可以减少显示器的整体厚度，增加显示器的可挠性，使应用更为广泛。再者，实施例所提出的制造方法，特别适合用于电极水平位置(/水平高度)不同的发光二极管与驱动基板之间的充填与电性导通，而粘结层中连接金属与粘结材料的形成也不会对结构中的相关层和组件造成损伤，也不需采用耗时且昂贵的制造程序，因此实施例提出的结构与制法实适合量产。
如上述图示的结构和步骤，是用以叙述本发明的部分实施例或应用例，本发明并不限制于上述结构和步骤的范围与应用态样。其他不同结构态样的实施例，例如不同内部组件的已知构件都可能可以应用，其示例的结构和步骤可根据实际应用的条件需求或材料选择而调整。因此图示的结构仅为举例说明之用，而非限制之用。通常知识者当知，应用本发明的相关结构和步骤过程，例如发光二极管阵列、电极、控制基板等相关元件和层的配置，或是制造步骤等，都可能以依实际应用样态所需而可能有相应的调整和变化。
综上所述，虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明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，可作各种的更动与润饰。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 (10)

1.一种显示器，其特征在于，包括：
基板，具有多个电控元件；
发光二极管阵列(LED array)，包括半导体层和多个发光单元形成于该半导体层上；
多个第一电极，形成于该半导体层上；
粘结层，形成于该基板和该发光二极管阵列之间；和
多个波长转换元件，形成于该半导体层上并与该些发光单元位于该半导体层的不同侧，该些波长转换元件的位置与该些发光单元的位置相对应，其中该些波长转换元件彼此相距一距离。
2.如权利要求1所述的显示器，其中该发光二极管阵列和该些波长转换元件之间没有长晶基板。
3.一种显示器，其特征在于，包括：
基板，具有多个电控元件；
发光二极管阵列(LED array)，具有半导体层和多个发光单元形成于该半导体层上；
多个第一电极，形成于该半导体层上；和
粘结层，包括粘结材料和多个连接金属位于该粘结材料中，该粘结材料填充于该基板和该发光二极管阵列之间，该些连接金属包括：
多个第一部分，分别对应该些发光单元；和
多个第二部分，对应该些第一电极的至少一部分，
其中，该些第一部分的高度不同于该些第二部分的高度。
4.一种显示器的制造方法，包括：
提供基板，该基板具有多个电控元件；
形成多个连接金属于该基板上，其中该些连接金属包括多个第一部分和多个第二部分；
提供发光二极管阵列(LED array)，该发光二极管阵列包括半导体层和多个发光单元形成于该半导体层上；
对接该发光二极管阵列和该基板；
形成粘结材料于该基板和该发光二极管阵列之间；和
形成多个波长转换元件于该半导体层上，且该些波长转换元件与该些发光单元位于该半导体层的不同侧，其中该些波长转换元件的位置与该些发光单元的位置相对应，且该些波长转换元件彼此相距一距离。
5.如权利要求4所述的制造方法，其中先进行前述的对接该发光二极管阵列和该基板的步骤，再进行形成该粘结材料的步骤。
6.如权利要求4所述的制造方法，其中先进行形成该粘结材料的步骤，再进行前述的对接该发光二极管阵列和该基板的步骤。
7.如权利要求4所述的制造方法，其中前述形成该些连接金属的步骤中，包括：
形成光致抗蚀剂于该基板上方；
图案化该光致抗蚀剂，以形成具有多个开口的一图案化光致抗蚀剂；
在对应该些开口处形成该些连接金属；和
移除该图案化光致抗蚀剂。
8.如权利要求7所述的制造方法，其中该些连接金属以蒸镀方式形成。
9.如权利要求4所述的制造方法，还包括形成多个第一电极于该半导体层上，其中进行前述的对组步骤时，该些第一部分分别对应该些发光单元，该些第二部分对应该些第一电极的至少一部分。
10.如权利要求9所述的制造方法，其中该基板包括多个控制接垫，分别与该些连接金属的该些第一部分和该些第二部分连接。
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