CN110739378A - 微型元件结构及其显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微型元件结构及其显示装置。微型元件结构包括基板、微型元件以及固定结构。微型元件及固定结构配置于基板上。微型元件与基板具有间距。固定结构包括第一支撑层与第二支撑层。微型元件通过固定结构连接至基板上。第一支撑层连接微型元件且位于第二支撑层与微型元件之间。第一支撑层的折射率大于第二支撑层的折射率。

Description

微型元件结构及其显示装置

技术领域

本发明涉及一种半导体结构，尤其涉及一种微型元件结构及其显示装置。

背景技术

目前微型发光二极管的转移主要是通过静电力或磁力等方式，将载体基板上的微型发光二极管转板至接收基板上。一般来说，微型发光二极管会通过固定结构来固持而使微型发光二极管较容易自载体基板上拾取并运输与转移至接收基板上放置，且通过固定结构来巩固微型发光二极管于转板时不会受到其他外因而影响品质。由于目前是使用感光型材料或单层介电质薄膜来制作固定结构，但因微型发光二极管的尺寸变小，而使得固定结构的宽度受限，进而使得固定结构的结构强度较脆弱。因此，如何让固定结构可以暂时地固持微型发光二极管，且可以更轻易且更有效率地运输与转移微型发光二极管于载体基板与接收基板之间，已成为目前业界相当重视的课题之一。

发明内容

本发明提供一种微型元件结构，其固定结构可具有较佳的结构强度。

本发明的微型元件结构，其包括基板、微型元件以及固定结构。微型元件及固定结构配置于基板上。微型元件与基板具有间距。固定结构包括第一支撑层与第二支撑层。微型元件通过固定结构连接至基板上。第一支撑层连接微型元件且位于第二支撑层与微型元件之间。第一支撑层的折射率大于第二支撑层的折射率。

在本发明的一实施例中，上述的第一支撑层于微型元件上的第一正投影面积大于等于第二支撑层于微型元件上的第二正投影面积。

在本发明的一实施例中，上述的第二正投影面积与第一正投影面积的比值大于等于0.8且小于等于1。

在本发明的一实施例中，上述的第一支撑层于微型元件上的正投影形状与第二支撑层于微型元件上的正投影形状共形设置。

在本发明的一实施例中，上述的第二支撑层的厚度大于第一支撑层的厚度。

在本发明的一实施例中，上述的第二支撑层的厚度与第一支撑层的厚度的比值大于1且小于等于2。

在本发明的一实施例中，上述的固定结构的厚度为T，而第一支撑层的厚度为T1，则T＝XT1+YCT1，且X与Y为奇数，而C为大于1且小于等于2的常数。

在本发明的一实施例中，上述的第一支撑层的抗折强度大于第二支撑层的抗折强度。

在本发明的一实施例中，上述的第一支撑层的致密度大于第二支撑层的致密度。

在本发明的一实施例中，上述的第一支撑层的杨氏模量大于第二支撑层的杨氏模量。

在本发明的一实施例中，上述的微型元件的厚度与固定结构的厚度的比值大于1小于等于30。

在本发明的一实施例中，上述的第一支撑层与微型元件的周围表面的夹角介于30度至80度。

在本发明的一实施例中，上述的固定结构还包括第三支撑层。第二支撑层位于第三支撑层与第一支撑层之间，而第三支撑层的折射率大于1且小于第一支撑层的折射率与第二支撑层的折射率。

在本发明的一实施例中，上述的第二支撑层于微型元件上的正投影面积大于等于第三支撑层于微型元件上的正投影面积。

在本发明的一实施例中，上述的第一支撑层与第二支撑层其中的一者为图案化支撑层。

在本发明的一实施例中，上述的微型元件包括绝缘层，而绝缘层至少覆盖微型元件的一周围表面以及部分底表面。固定结构的第一支撑层直接接触绝缘层，且绝缘层的折射率不同于第一支撑层的折射率。

本发明的微型元件显示装置，包括显示基板以及至少一微型元件。微型元件配置于显示基板上并电性连接显示基板。微型元件包括配置于显示基板上的第一型半导体层、第二型半导体层和发光层。第一型半导体层上配置有第一导光层和第二导光层。第一导光层的折射率大于第二导光层的折射率。第一导光层于显示基板上的正投影面积大于第二导光层于显示基板上的正投影面积。

基于上述，在本发明的微型元件结构的设计中，固定结构包括连接微型元件的第一支撑层以及配置于第一支撑层上的第二支撑层。也就是说，本发明的固定结构至少包括二层结构层。藉此设计，可增强固定结构的结构强度。此外，由于连接微型元件的第一支撑层的折射率大于第二支撑层的折射率，后续转移后因此可提升整体微型元件结构的亮度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A示出为本发明的一实施例的一种微型元件结构的俯视示意图；

图1B示出为图1A的微型元件结构沿线A-A的剖面示意图；

图1C示出为图1A的微型元件结构沿线B-B的剖面示意图；

图1D示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的俯视示意图；

图2示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的剖面示意图；

图3A示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的俯视示意图；

图3B示出为图3A的微型元件结构沿线C-C的剖面示意图；

图4示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的俯视示意图；

图5示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的剖面示意图；

图6示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的剖面示意图；

图7示出为本发明的一实施例的一种微型元件显示装置的剖面示意图。

附图标记说明：

1：微型元件显示装置；

10：显示基板；

100a、100a’、100b、100c、100d、100e、100f：微型元件结构；

110：基板；

120a、120b、120c：微型元件；

121：周围表面；

122a、122b：第一型半导体层；

123c：周围表面；

124a、124b：微型元件；

125c：底表面；

126、126b：第二型半导体层；

128c：绝缘层；

130a、130a’、130c、130d、130e：固定结构；

132：第一导光层；

132a、132a’、132c、132d、132e：第一支撑层；

134：第二导光层；

134a、134a’、134c、134d、134e：第二支撑层；

136c、136d：第三支撑层；

140：缓冲结构层；

A1、A1’：第一正投影面积；

A2、A2’：第二正投影面积；

A3：第三正投影面积；

D：间距；

T、T1、T2、T3：厚度；

α：角度。

具体实施方式

本发明的实施例描述微型元件(例如微型发光二极管(Micro LED)或微晶片)的结构，使之准备好拾取及转移到接收基板。接收基板可例如为显示基板、发光基板、具诸如晶体管或集成电路(ICs)等功能元件的基板或具其他具线路的基板，但不以此为限。虽然本发明的一些实施例特定于描述包含p-n二极管的微型发光二极管，但应理解本发明的实施例不限于此，某些实施例也可应用到其他微型元件，该等元件依此一方式设计成控制执行预定电子功能(例如二极管、晶体管、集成电路)或光子功能(LED、激光)。

图1A示出为本发明的一实施例的一种微型元件结构的俯视示意图。图1B示出为图1A的微型元件结构沿线A-A的剖面示意图。图1C示出为图1A的微型元件结构沿线B-B的剖面示意图。请同时参考图1A、图1B与图1C，在本实施例中，微型元件结构100a包括基板110、微型元件120a以及固定结构130a。微型元件120a及固定结构130a皆配置于基板110上。微型元件120a与基板110具有间距D。此处，微型元件120a与基板110之间的间距D具体化为空气间距，藉以调整后续转移的转移力。固定结构130a包括第一支撑层132a与第二支撑层134a。第一支撑层132a连接微型元件120a且位于第二支撑层134a与微型元件120a之间。特别是，第一支撑层132a的折射率大于第二支撑层134a的折射率。此处，从剖面观之，微型元件结构100a的微型元件120a的形状例如是倒梯形，但不以此为限。

详细来说，第一支撑层132a的材质例如是氮化硅(折射率例如是2.03)，而第二支撑层134a的材质例如是二氧化硅(折射率例如是1.46)，但第二支撑层134a的材质也可以例如是有机材料，例如光阻，但不以此为限。再者，本实施例的第一支撑层132a于微型元件120a上的第一正投影面积A1大于等于第二支撑层134a于微型元件120a上的第二正投影面积A2。较佳地，第二正投影面积A2与第一正投影面积A1的比值大于等于0.8且小于等于1。若上述的比值大于等于0.8，则可具有较佳的结构强度且转移后整体的亮度能提升。如图1A所示，第一支撑层132a于微型元件120a上的正投影面积A1大于第二支撑层134a于微型元件120a上的正投影面积A2，通过此设计增加特定区域正向的集中出光。

于另一微型元件结构100a’的实施例中，如图1D所示，固定结构130a’的第一支撑层132a’于微型元件120a上的正投影形状与第二支撑层134a’于微型元件120a上的正投影形状呈共形设置，除了可以于同一制程中形成外，更可全面增加正向的出光。特别说明的是，第一支撑层132a’于微型元件120a上的正投影面积A1与微型元件120a表面面积的比值小于1大于等于0.8，可集中出光于正中心，避免于后续转到显示基板(未示出)上时，彼此的侧光会互相影响。

请再同时参考图1B与图1C，在本实施例中，第二支撑层134a的厚度T2大于第一支撑层132a的厚度T1，让第二支撑层134a提供转移时足够的缓冲。较佳地，第二支撑层134a的厚度T2与第一支撑层132a的厚度T1的比值大于1且小于等于2。若上述的比值超过2会使转移时的断点较难控制。较佳地，第二支撑层134a的厚度T2与第一支撑层132a的厚度T1的比值为1.3至1.4。更进一步来说，微型元件120a的厚度T3与固定结构130a的厚度T的比值大于1小于等于30。另一方面，固定结构130a的厚度为T，而第一支撑层132a的厚度为T1，则T＝XT1+YCT1，且X与Y为奇数，而C为大于1小于等于2的常数。也就是说，当X与Y分别为1时，固定结构130a可具有最薄的厚度。此处，C最佳可为1.3至1.4，可增强固定结构130a的结构强度，后续转移后可因此提升整体微型元件结构100a的亮度。

于一实施例中，当微型元件120a发出蓝光时，则微型元件120a的厚度T3与固定结构130a的厚度T的比值介于1.5至30之间，而微型元件120a的厚度T3与第一支撑层132a的厚度T1的比值介于2.5至55之间，且微型元件120a的厚度T3与第二支撑层134a的厚度T2的比值介于3.5至75之间。

于另一实施例中，当微型元件120a发出绿光时，则微型元件120a的厚度T3与固定结构130a的厚度T的比值介于1.3至30之间，而微型元件120a的厚度T3与第一支撑层132a的厚度T1的比值介于2至45之间，且微型元件120a的厚度T3与第二支撑层134a的厚度T2的比值介于3至65之间。

于又一实施例中，当微型元件120a发出红光时，则微型元件120a的厚度T3与固定结构130a的厚度T的比值介于1.1至25之间，而微型元件120a的厚度T3与第一支撑层132a的厚度T1的比值介于1.5至40之间，且微型元件120a的厚度T3与第二支撑层134a的厚度T2的比值介于2.5至55之间。由于各种微型元件120a是由不同的磊晶材料和掺杂浓度而组成，通过不同微型元件120a配置不同厚度的固定结构130a，可提升整体微型元件结构100a的出光率。

此外，本实施例的第一支撑层132a的抗折强度大于第二支撑层134a的抗折强度，且第一支撑层132a的致密度大于第二支撑层134a的致密度。也就是说，相较于具有较大厚度T2的第二支撑层134a，具有较小厚度T1的第一支撑层132a较硬。换言之，第二支撑层134a相较于第一支撑层132a较柔软。藉此设计，可使得与微型元件120a接触的第一支撑层132a提供较佳的支撑力以供后续的转移。于另一方面，第一支撑层132a的杨氏模量大于第二支撑层134a的杨氏模量，且第一支撑层132a的热膨胀系数大于第二支撑层134a的热膨胀系数。藉此设计，可使得后续与转移装置(未示出)接触的第二支撑层134a在转移过程中可提供微型元件120a较佳的缓冲，避免微型元件120a产生损伤。

请再参考图1B，本实施例的第一支撑层132a与微型元件120a的周围表面121的夹角α介于30度至80度。当夹角α小于30度时，固定结构130a的第一支撑层132a会过度接近接触微型元件120a而造成后续转移的困难度。当夹角α大于80度时，固定结构130a的第一支撑层132a会过度远离微型元件120a而可能使支撑力不够。

简言之，在本实施例的微型元件结构100a的设计中，固定结构130a包括连接微型元件120a的第一支撑层132a以及配置于第一支撑层132a上的第二支撑层134a。也就是说，本实施例的固定结构130a至少包括二层结构层。藉此设计，可增强固定结构130a的结构强度。此外，由于连接微型元件120a的第一支撑层132a的折射率大于第二支撑层134a的折射率，后续转移后因此可提升整体微型元件结构100a的亮度。

请参考图7，本实施例的微型元件显示装置1是由多个微型元件120a会被转移头(未示出)转到显示基板10并电性连接显示基板10，其中微型元件120a包括配置于显示基板10上的第一型半导体层122a、第二型半导体层126a和发光层124a。第一型半导体层122a上配置有第一导光层132和第二导光层134。换句话说，固定结构130a在转移的过程中会留下于微型元件120a的部分而形成第一导光层132和第二导光层134。此处，第一导光层132的折射率大于第二导光层134的折射率，且第一导光层132于显示基板10上的正投影面积大于第二导光层134于显示基板10上的正投影面积，可以避免微型元件120a内部的反射，增加特定区域的集中正向出光，不用再另外再做导光层。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同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照前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的剖面示意图。请同时参考图1B与图2，本实施例的微型元件结构100b与图1B的微型元件结构100a相似，两者的差异在于：从剖面观之，微型元件结构100b的微型元件120b的形状为具有阶梯状侧壁的倒梯形。此处，固定结构130a配置于微型元件120b的部分侧面。微型元件120b进一步包括第一型半导体层122b，发光层124b和第二型半导体层126b。通过具有阶梯状侧壁的倒梯形的设计，固定结构130a配置于微型元件120b的部分侧面时，可不接触发光层124b的侧面，使固定结构130a在后续转移时不会损害发光层124b，但又可以因为配置于部分侧面而增加支撑力。

图3A示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的俯视示意图。图3B示出为图3A的微型元件结构沿线C-C的剖面示意图。请先同时参考图1A与图3A，本实施例的微型元件结构100c与图1A的微型元件结构100a相似，两者的差异在于：本实施例的固定结构130c包括第一支撑层132c、第二支撑层134c以及第三支撑层136c，其中第二支撑层134c位于第三支撑层136c与第一支撑层132c之间。特别是，第三支撑层136c的折射率大于1(即大于空气的折射率)，且小于第一支撑层132c的折射率与第二支撑层134c的折射率。更佳的，第三支撑层136c的折射率小于第二支撑层134c，且第二支撑层134c的折射率小于第一支撑层132c的折射率，通过此设计，可以减少微型元件120a出光于内部产生全反射，增加出光效率。在本实施例中，固定结构130c的第一支撑层132c于微型元件120a上具有第一正投影面积A1’。固定结构130c的第二支撑层134c于微型元件120a上具有第二正投影面积A2’。固定结构130c的第三支撑层134c于微型元件120a上具有第三正投影面积A3’。特别是，第一正投影面积A1’、第二正投影面积A2’及第三正投影面积A3’呈逐渐减小。也就是说，固定结构130c的支撑层面积由接近微型元件120a往远离微型元件120a的方向逐渐减小，以集中提升正向出光。

图4示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的俯视示意图。请同时参考图3A与图4，本实施例的微型元件结构100d与图3A的微型元件结构100c相似，两者的差异在于：此处，第一支撑层132d于微型元件120a上的正投影形状、第二支撑层134d于微型元件120a上的正投影形状以及第三支撑层136d于微型元件120a上的正投影形状呈共形设置。换句话说，第一支撑层132d于微型元件120a上的正投影形状、第二支撑层134d于微型元件120a上的正投影形状以及第三支撑层136d于微型元件120a上的正投影形状呈正投影面积重叠，除了可以于同一制程中形成增加制程良率外，后续转移后更可以全面提升正向出光。

图5示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的剖面示意图。请同时参考图1C与图5，本实施例的微型元件结构100e与图1C的微型元件结构100a相似，两者的差异在于：本实施例的固定结构130e的第二支撑层134e具体化为图案化支撑层，其中第二支撑层134e暴露出部分第一支撑层132e。由于第二支撑层134e和第一支撑层132e之间具有空隙，可以转移过程中可以提供更佳的缓冲空间。于其他未示出的实施例中，也可以是固定结构的第一支撑层为图案化支撑层。也就是说，只要固定结构的第一支撑层与第二支撑层其中的一者为图案化支撑层，皆属于本发明所欲保护的范围。

图6示出为本发明的另一实施例的一种微型元件结构的剖面示意图。请同时参考图1B与图6，本实施例的微型元件结构100f与图1B的微型元件结构100a相似，两者的差异在于：本实施例的微型元件120c包括绝缘层128c，而绝缘层128c至少覆盖该微型元件120c的周围表面123c以及部分底表面125c。固定结构130a的第一支撑层132a直接接触绝缘层128c，且绝缘层128c的折射率不同于第一支撑层132a的折射率，可以通过折射率的不同获得更加的出光。更佳的，绝缘层128c的折射率大于固定结构130a的折射率，以有更佳出光，但并不以此为限。此处，第一支撑层132a的致密度、抗折强度和杨氏模量大于绝缘层128c，可以提供转移时更好的支撑。

于另一实施例中，也可以是绝缘层128c的折射率小于固定结构130a的第一支撑层132a的折射率，而第一支撑层132a的折射率大于第二支撑层134a的折射率，使微型元件结构100f具有更佳的出光效率。

综上所述，在本发明的微型元件结构的设计中，固定结构包括连接微型元件的第一支撑层以及配置于第一支撑层上的第二支撑层。也就是说，本发明的固定结构至少包括二层结构层。藉此设计，可增强固定结构的结构强度。此外，由于连接微型元件的第一支撑层的折射率大于第二支撑层的折射率，因此可提升整体微型元件结构的亮度。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

Claims (17)

1.一种微型元件结构，包括：

基板；

微型元件，配置于所述基板上且与所述基板具有间距；以及

固定结构，配置于所述基板上，且包括第一支撑层与第二支撑层，其中所述微型元件通过所述固定结构连接至所述基板上，所述第一支撑层连接所述微型元件且位于所述第二支撑层与所述微型元件之间，而所述第一支撑层的折射率大于所述第二支撑层的折射率。

2.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述第一支撑层于所述微型元件上的第一正投影面积大于等于所述第二支撑层于所述微型元件上的第二正投影面积。

3.根据权利要求2所述的微型元件结构，其中所述第二正投影面积与所述第一正投影面积的比值大于等于0.8且小于等于1。

4.根据权利要求2所述的微型元件结构，其中所述第一支撑层于所述微型元件上的正投影形状与所述第二支撑层于所述微型元件上的正投影形状共形设置。

5.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述第二支撑层的厚度大于所述第一支撑层的厚度。

6.根据权利要求5所述的微型元件结构，其中所述第二支撑层的厚度与所述第一支撑层的厚度的比值大于1且小于等于2。

7.根据权利要求6所述的微型元件结构，其中所述固定结构的厚度为T，而所述第一支撑层的厚度为T1，则T＝XT1+YCT1，且X与Y为奇数，而C为一大于1且小于等于2的常数。

8.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述第一支撑层的抗折强度大于所述第二支撑层的抗折强度。

9.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述第一支撑层的致密度大于所述第二支撑层的致密度。

10.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述第一支撑层的杨氏模量大于所述第二支撑层的杨氏模量。

11.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述微型元件的厚度与所述固定结构的厚度的比值大于1小于等于30。

12.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述第一支撑层与所述微型元件的周围表面的夹角介于30度至80度。

13.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述固定结构还包括第三支撑层，所述第二支撑层位于所述第三支撑层与所述第一支撑层之间，而所述第三支撑层的折射率大于1且小于所述第一支撑层的折射率与所述第二支撑层的折射率。

14.根据权利要求13所述的微型元件结构，其中所述第二支撑层于所述微型元件上的正投影面积大于等于所述第三支撑层于所述微型元件上的正投影面积。

15.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述第一支撑层与所述第二支撑层其中的一者为图案化支撑层。

16.根据权利要求1所述的微型元件结构，其中所述微型元件包括绝缘层，而所述绝缘层至少覆盖所述微型元件的周围表面以及部分底表面，而所述固定结构的所述第一支撑层直接接触所述绝缘层，且所述绝缘层的折射率不同于所述第一支撑层的折射率。

17.一种微型元件显示装置，包括：

显示基板；以及

微型元件，配置于所述显示基板上，并电性连接所述显示基板，所述微型元件包括配置于所述显示基板上的第一型半导体层、第二型半导体层和发光层，所述第一型半导体层上配置有第一导光层和第二导光层，其中所述第一导光层的折射率大于所述第二导光层的折射率，且所述第一导光层于所述显示基板上的正投影面积大于所述第二导光层于所述显示基板上的正投影面积。

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