CN113270442A - 微型发光二极管显示设备 - Google Patents
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Abstract
微型发光二极管显示设备包含具有第一连接电极与第二连接电极的显示背板、设置于显示背板之上的微型发光二极管结构以及设置于显示背板及微型发光二极管结构之间的第一接合结构与第二接合结构。微型发光二极管结构包含磊晶结构及电性连接于磊晶结构且设置于磊晶结构靠近显示背板的一侧的第一电极与第二电极。第一电极的延伸部分与第二电极的延伸部分于显示背板上的正投影皆超出磊晶结构于显示背板上的正投影。第一接合结构与第一延伸部分及第一连接电极直接接触，而第二接合结构与第二延伸部分及第二连接电极直接接触。第一接合结构与第二接合结构于显示背板上的正投影与磊晶结构的底面于显示背板上的正投影彼此不重叠。
Description
技术领域
本公开实施例涉及一种发光二极管显示设备，尤其涉及一种覆晶式(flip-chip)的微型发光二极管显示设备。
背景技术
随着光电科技的进步，光电组件的体积逐渐往小型化发展。相较于有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)，微型发光二极管(micro LED,mLED/μLED)具有效率高、寿命较长、材料不易受到环境影响而相对稳定等优势。因而，使用以数组排列制作的微型发光二极管的显示器在市场上逐渐受到重视。
随着微型发光二极管的微小化，每个微型发光二极管结构中的电极的面积也随之缩小，且两个电极之间的距离缩短。当将多个微型发光二极管结构进行巨量转移(masstransfer)制程并接合于显示设备的显示背板时，容易发生电极短路或接合失败等现象，导致微型发光二极管显示设备出现暗点，即整体良率不佳。
发明内容
在微型发光二极管显示设备中，每个微型发光二极管结构是通过两个接合结构(电性)连接于显示背板。在本公开实施例的微型发光二极管显示设备中，接合结构是与微型发光二极管结构的两个电极的延伸部分直接接触。由于电极的延伸部分的距离较远，两个接合结构彼此不易接触。亦即，不容易发生电极短路。此外，在接合过程中，微型发光二极管结构中的磊晶结构也不易受到损伤，进而降低暗点出现的机率，有效提升微型发光二极管显示设备的整体良率。
本公开实施例包含一种微型发光二极管显示设备。微型发光二极管显示设备包含显示背板，显示背板具有第一连接电极与第二连接电极。微型发光二极管显示设备也包含微型发光二极管结构，微型发光二极管结构设置于显示背板之上。微型发光二极管显示设备还包含第一接合结构与第二接合结构，第一接合结构与第二接合结构设置于显示背板及微型发光二极管结构之间。微型发光二极管结构包含磊晶结构。微型发光二极管结构也包含第一电极与第二电极，第一电极与第二电极电性连接于磊晶结构且设置于磊晶结构靠近显示背板的一侧。第一电极具有延伸部分，第二电极具有延伸部分，第一电极的延伸部分与第二电极的延伸部分于显示背板上的正投影皆超出磊晶结构于显示背板上的正投影。第一接合结构第一电极的延伸部分及第一连接电极直接接触，而第二接合结构与第二电极的延伸部分及第二连接电极直接接触。第一接合结构与第二接合结构于显示背板上的正投影与磊晶结构的底面于显示背板上的正投影彼此不重叠。
本公开实施例包含一种微型发光二极管显示设备。微型发光二极管显示设备包含显示背板，显示背板具有第一连接电极与一第二连接电极并区分为显示区与围绕显示区的非显示区。微型发光二极管显示设备也包含多个像素，像素以数组形式设置于显示区中。每个像素包含多个微型发光二极管结构及缓冲层，微型发光二极管结构设置于显示背板之上，而缓冲层形成于多个磊晶结构的外侧以连接微型发光二极管结构。多个微型发光二极管结构发出不同颜色的光。微型发光二极管显示设备还包含第一接合结构与第二接合结构，第一接合结构与第二接合结构设置于显示背板及微型发光二极管结构之间。微型发光二极管结构包含磊晶结构。微型发光二极管结构也包含第一电极与第二电极，第一电极与第二电极电性连接于磊晶结构且设置于磊晶结构靠近显示背板的一侧。第一电极与第二电极位于缓冲层之上。第一电极具有一延伸部分，第二电极具有一延伸部分，第一电极的延伸部分与第二电极的延伸部分于显示背板上的正投影皆超出磊晶结构于显示背板上的正投影。第一接合结构第一电极的延伸部分及第一连接电极直接接触，而第二接合结构与第二电极的延伸部分及第二连接电极直接接触。第一接合结构与第二接合结构于显示背板上的正投影与磊晶结构的底面于显示背板上的正投影彼此不重叠。
附图说明
以下将配合所附附图详述本公开实施例。应注意的是，各种特征部件并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，组件的尺寸可能经放大或缩小，以清楚地表现出本公开实施例的技术特征。
图1是根据本公开一实施例示出微型发光二极管显示设备的部分电路图；
图2至图4是根据本公开一实施例示出将微型发光二极管结构转移至微型发光二极管显示设备的显示背板的各个阶段的部分剖面图；
图5是根据本公开另一实施例示出微型发光二极管显示设备的部分剖面图；
图6至图7是根据本公开另一实施例示出将微型发光二极管结构转移至微型发光二极管显示设备的显示背板的各个阶段的部分剖面图；
图8是根据本公开一实施例示出微型发光二极管显示设备的部分剖面图。
附图标记说明
100,102,104,106:微型发光二极管显示设备
3A:显示区
3N:非显示区
5:扫描驱动电路
7:数据驱动电路
10:临时基板
20:黏着层
30,30B,30G,30R:磊晶结构
30BB,30GB,30RB:底面
30BT,30GT,30RT:顶面
31:第一型半导体层
32B,32G,32R:微型发光二极管结构
33B,33G,33R:发光层
35:第二型半导体层
40,40’,40”:缓冲层
40B:底面
40S:表面
40T,40T’:顶面
51:第一电极
51a:底电极
51b:上电极
511:延伸部分
53:第二电极
53a:底电极
53b:上电极
531:延伸部分
60:显示背板
62:第一连接电极
64:第二连接电极
72:第一接合结构
74:第二接合结构
80:脱离层
300:磊晶生长基板
B-B’:线
P:像素
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开实施例叙述了一第一特征部件形成于一第二特征部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征部件与上述第二特征部件是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部件之间，而使上述第一特征部件与第二特征部件可能未直接接触的实施例。
应理解的是，额外的操作步骤可实施于所述方法之前、之间或之后，且在所述方法的其他实施例中，部分的操作步骤可被取代或省略。
此外，其中可能用到与空间相关用词，例如“在…的下方”、“在…的下方”、“较低的”、“在…之上”、“在…的上方”、“较高的”及类似的用词，这些空间相关用词是为了便于描述图示中一个(些)组件或特征部件与另一个(些)组件或特征部件之间的关系，这些空间相关用词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及附图中所描述的方位。当装置被转向不同方位时(旋转90度或其他方位)，则其中所使用的空间相关形容词也将依转向后的方位来解释。
在说明书中，“约”、“大约”、“大致上”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，或10％之内，或5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”、“大约”、“大致上”的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“大致上”的含义。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开所属的技术人员所通常理解的相同涵义。能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本公开实施例有特别定义。
以下所公开的不同实施例可能重复使用相同的参考符号和/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例和/或结构之间有特定的关系。
图1是根据本公开一实施例示出微型发光二极管显示设备100的部分电路图。图2至图4是根据本公开一实施例示出将微型发光二极管结构转移至微型发光二极管显示设备100的显示背板60的不同阶段的部分剖面图。要注意的是，为了更清楚显示本公开实施例的技术特征，图1至图4中可能省略部分部件。此外，图1中仅示意微型发光二极管显示设备的排列与电路连接关系，并非代表微型发光二极管显示设备的实际结构。
参照图1，微型发光二极管显示设备100包含显示背板60与多个像素P。显示背板60具有显示区3A与非显示区3N，非显示区3N围绕显示区3A，而多个像素P以数组形式设置于显示区3A中。在一些实施例中，如图1所示，每个像素P包含三个微型发光二极管结构(例如，微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32G)，但本公开实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，每个像素P包含超过三个微型发光二极管结构，其可依实际需求调整。此外，如图1所示，微型发光二极管显示设备100包含扫描驱动电路5及数据驱动电路7，扫描驱动电路5及数据驱动电路7设置于非显示区3N中。
参照图2，将多个磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B配置于临时基板(template)10之上。举例来说，临时基板10可包含塑料基板、陶瓷基板、玻璃基板、蓝宝石基板或其他无线路的基板，但本公开实施例并非以此为限。临时基板10用以承载多个磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B。如图2所示，可通过黏着层20将磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B配置于临时基板10之上。举例来说，黏着层20可包含由同种分子结构或多种分子结构为重复单元所组成的高分子聚合物，并可利用光裂解或温度裂解来释放黏附其上的组件。
例如，调整重复单元的分子键结种类以针对不同的光波长进行吸收。在所对应的波长(例如，100nm～400nm)与能量下，可以使高分子聚合物中的吸光基团的链段光裂解成小分子片段而释放出所黏着的组件。这类的吸光基团的分子链可包含乙烯键(C＝C bond)、氢氧键(O-H,hydroxyl group)、碳氟键(C-F bond)、碳氢键(C-H bond)、氮氢键(N-Hbond)、氮氮键(N-N bond)、偶氮键(N＝N bond)、氧氧键(O-O,bond)、过氧键(O＝O bond)、碳氧键(C-O bond)、碳碳键(C-C bond)、碳氯键(C-Cl bond)、碳氮键(C-N bond)等或其组合。
或者，当调整重复单元的分子结构种类或分子量可得不同的热裂解温度。在所设定的温度下(例如，摄氏300度以下)可以使高分子聚合物热裂解成小分子片段而释放出所黏着的组件。高分子聚合物可以是聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,polyesters,PP)、聚胺甲酸酯(polyurethanes,PU)、丙烯酸盐聚合物(acrylatepolymers)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚醋酸乙烯酯(polyvinyl acetate,PVA)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)等，或是其相关的共聚合物，或其分子链包含甲基(-CH3,methyl group)、亚甲基(-CH2-,methylene bridge)、苯环(benzene ring)、醚基(-O-,ether linkage)、酯基(-COO-,ester linkage)、氨基甲酸酯基(-NH-COO-,urethane linkage)、脲基(-NH-CO-NH-,urea linkage)、酰胺基(-NH-CO-,peptidelinkage)、硅基(-Si-,silyl linkage)、酰亚胺基(-CO-N-CO-,imide linkage)等或其组合。
如图2所示，在一些实施例中，磊晶结构30R包含第一型半导体层31、发光层33R与第二型半导体层35，发光层33R设置于第一型半导体层31之上，第二型半导体层35设置于发光层33R之上。磊晶结构30G及磊晶结构30B具有与磊晶结构30R类似的结构，其差异在于磊晶结构30G及磊晶结构30B分别包含发光层33G及发光层33B。举例来说，发光层33R可发出红色(red)光，发光层33G可发出绿色(green)光，而发光层33G可发出蓝色(blue)光。也就是说，本实施例是先将可发出红色光、蓝色光、绿色光的微型发光二极管的磊晶结构转移排列并设置于临时基板10之上，但本公开实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，将多个其他的磊晶结构配置于临时基板10之上。举例来说，这些其他的磊晶结构的发光层可发出白色(white)光、青色(cyan)光、洋红色(magenta)光、黄色(yellow)光、其他合适的色光或其组合。
在一些实施例中，第一型半导体层31包含N型半导体材料。举例来说，第一型半导体层31可包含Ⅱ-Ⅵ族材料(例如，硒化锌(ZnSe))或Ⅲ-Ⅴ氮族化合物材料(例如，氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)或氮化铝铟镓(AlInGaN))，且第一型半导体层31可包含硅(Si)或锗(Ge)等掺杂物，但本公开实施例并非以此为限。此外，第一型半导体层31可以是单层或多层结构。
在一些实施例中，发光层33R、发光层33G及发光层33B可包含至少一无掺杂(undoped)半导体层或是至少一低掺杂半导体层。举例来说，发光层33R、发光层33G及发光层33B可分别为量子井(quantum well,QW)层，其可包含氮化铟镓(indium galliumnitride,InxGa1-xN)或氮化镓(gallium nitride,GaN)，但本公开实施例并非以此为限。在一些实施例中，发光层33R、发光层33G及发光层33B也可分别为多重量子井(multiplequantum well,MQW)层，但本公开实施例并非依此为限。
在一些实施例中，第二型半导体层35包含P型半导体材料。举例来说，第二型半导体层35可包含Ⅱ-Ⅵ族材料(例如，硒化锌(ZnSe))或Ⅲ-Ⅴ氮族化合物材料(例如，氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)或氮化铝铟镓(AlInGaN))，且第二型半导体层35可包含镁(Mg)、碳(C)等掺杂物，但本公开实施例并非以此为限。此外，第二型半导体层35可以是单层或多层结构。
接着，如图3所示，在黏着层20之上形成图案化的缓冲层40，缓冲层40围绕磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B。在一些实施例中，缓冲层40包含介电材料，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低介电常数介电材料、氧化铝、氮化铝、类似的材料或前述的组合，但本公开实施例并非以此为限。举例来说，缓冲层40也可以是结构性光致抗蚀剂。在一些实施例中，缓冲层40的杨氏系数小于磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B的杨氏系数。
更详细地说，缓冲层40可先通过沉积制程在临时基板10与磊晶结构上形成平坦膜层，沉积制程例如包含化学气相沉积制程、原子层沉积制程、旋转涂布制程、类似的沉积制程或前述的组合，但本公开实施例并非以此为限。接着，对此平坦膜层进行图案化制程，以裸露每个磊晶结构30R、30G及30B的一部分(例如，第一型半导体层31及第二型半导体层35)与黏着层20(或临时基板10)的一部分。举例来说，图案化制程可包含在前述的材料之上形成屏蔽层(未示出)，接着蚀刻前述的材料未被屏蔽层覆盖的部分，以形成图案化的缓冲层40，但本公开实施例并非以此为限。
接着，在每个磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B之上形成第一电极51及第二电极53，以形成微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32B。第一电极51与第一型半导体层31电性连接，而第二电极53与第二型半导体层35电性连接。如图3所示，第一电极51与第二电极53形成于缓冲层40之上。具体而言，第一电极51与第二电极53填入图案化的缓冲层40的沟槽中并延伸设置于缓冲层40的表面40S，以分别与第一型半导体层31及第二型半导体层35电性连接，但本公开实施例并非以此为限。举例来说，可通过沉积制程与图案化制程形成第一电极51及第二电极53，但本公开实施例并非以此为限。沉积制程与图案化制程的范例如前所述，在此不多加赘述。
在一些实施例中，第一电极51及第二电极53包含导电材料，例如金属、金属硅化物、类似的材料或前述的组合，但本公开实施例并非以此为限。举例来说，金属可包含金(Au)、镍(Ni)、铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、钛(Ti)、铬(Cr)、钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、类似的材料、前述的合金或前述的组合，但本公开实施例并非以此为限。
在一些实施例中，第一电极51具有延伸部分511(即，图3中的虚线圈起处)，第一电极51的延伸部分511于临时基板10的正投影超出磊晶结构30R(或磊晶结构30G、磊晶结构30B)于临时基板10上的正投影。亦即，第一电极51的延伸部分511于临时基板10的正投影与磊晶结构30R(或磊晶结构30G、磊晶结构30B)于临时基板10上的正投影不重叠。类似地，在一些实施例中，第二电极53具有延伸部分531(即，图3中的虚线圈起处)，第二电极53的延伸部分531于临时基板10的正投影超出磊晶结构30R(或磊晶结构30G、磊晶结构30B)于临时基板10上的正投影。亦即，第二电极53的延伸部分531于临时基板10的正投影与磊晶结构30R(或磊晶结构30G、磊晶结构30B)于临时基板10上的正投影不重叠。
参照图4，将临时基板10上的微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32B转移至显示背板60之上，以形成微型发光二极管显示设备100。具体而言，多个微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32B可从临时基板10被大量转移(mass transfer)至显示背板60之上，并通过多个接合结构(72、74)与显示背板60接合。此外，图4可例如沿着图1中的线B-B’所切的部分剖面图，但本公开实施例并非以此为限。
在一些实施例中，显示背板60具有多个第一连接电极62与第二连接电极64，用以与每个微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G与微型发光二极管结构32B的第一电极51与第二电极53电性连接。亦即，第一电极51与第二电极53电性连接于对应的磊晶结构(例如，微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G或微型发光二极管结构32B)且设置于此磊晶结构靠近显示背板60的一侧。第一连接电极62与第二连接电极64包含导电材料，导电材料的范例如前所述，在此将不再重复。
此外，如图4所示，在一些实施例中，微型发光二极管显示设备100包含多个第一接合结构72与第二接合结构74，第一接合结构72与第二接合结构74设置于显示背板60及微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32B之间。第一接合结构72用于将每个磊晶结构的第一电极51与对应的第一连接电极62连接，而第二接合结构74用于将每个磊晶结构的第二电极53与对应的第二连接电极64连接。
具体而言，第一电极51的延伸部分511(图4中的虚线圈起处)与第一接合结构72直接接触，而第二电极53的延伸部分531(图4中的虚线圈起处)与第二接合结构74直接接触。在一些实施例中，如图4所示，第一接合结构72只形成于第一电极51的延伸部分511之上，而第二接合结构74只形成于第二电极53的延伸部分531之上。在一些实施例中，第一电极51的延伸部分511与第二电极53的延伸部分531于显示背板60上的正投影皆位于磊晶结构(32R、32G或32B)于显示背板60上的正投影之外。
由于第一电极51的延伸部分511与第二电极53的延伸部分531的距离较远，(与第一电极51的延伸部分511直接接触的)第一接合结构72和(与第二电极53的延伸部分531直接接触的)第二接合结构74彼此不易接触，因此在接合过程中不容易发生电极短路。
在一些实施例中，第一接合结构72与第二接合结构74于显示背板60上的正投影与对应的磊晶结构(30R、30G或30B)于显示背板60上的正投影不重叠。具体而言，如图4所示，在一些实施例中，第一接合结构72与第二接合结构74于显示背板60上的正投影与对应的磊晶结构(30R、30G或30B)的底面(30RB、30GB或30BB)于显示背板60上的正投影不重叠。亦即，第一接合结构72与第二接合结构74于显示背板60上的正投影与对应的磊晶结构于显示背板60上的正投影几乎不重叠或重叠的比例较低。因此，当进行接合制程(例如，包含一压合制程)时，能有效防止磊晶结构碎裂(crack)。亦即，在一些实施例中，于接合过程中，微型发光二极管结构中的磊晶结构不易受到损伤，进而降低暗点出现的机率，有效提升微型发光二极管显示设备100的整体良率。
在一些实施例中，每个磊晶结构(30R、30G或30B)于显示背板60上的正投影的面积与对应的微型发光二极管结构(32R、32G或32B)于显示背板60上的正投影的面积的比例大于约50％且小于约70％。若此比例大于70％，微型发光二极管结构的电极的延伸部分(例如，第一电极51的延伸部分511或第二电极53的延伸部分531)面积太小使接合面积不足，可能导致接合良率过低；若此比例小于50％，微型发光二极管结构占据的空间太大，会造成空间浪费。
如图4所示，在一些实施例中，磊晶结构(30R、30G或30B)的顶面(30RT、30GT或30BT)与缓冲层40的顶面40T共平面。在此，磊晶结构的顶面定义为磊晶结构远离显示背板60的表面，而缓冲层40的顶面定义为缓冲层40远离显示背板60的表面。此外，由于第一电极51与第二电极53形成于缓冲层40面对显示背板60的一表面上，因此缓冲层40面对显示背板60的表面不会与显示背板60直接接触。
图5是根据本公开另一实施例示出微型发光二极管显示设备102的部分剖面图。类似地，为了更清楚显示本公开实施例的技术特征，图5中可能省略微型发光二极管显示设备102的部分部件。
本实施例中的微型发光二极管显示设备102与图4的微型发光二极管显示设备100相似，主要不同之处在于电极的结构不同。在一些实施例中，于磊晶生长基板(图未示)上形成磊晶结构(例如，磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B)时就先做好底电极51a、53a(或可称为奥姆接触电极)，底电极51a、53a连接于磊晶结构(与磊晶结构直接接触)。具体而言，在一些实施例中，底电极51a与磊晶结构的第一型半导体层31电性连接，而底电极53a与磊晶结构的第二型半导体层35电性连接。换言之，底电极51a、53a是在形成磊晶结构的磊晶生长基板上所形成，接着将具有底电极51a的磊晶结构排列到临时基板(例如，临时基板10)后，再形成缓冲层40、上电极51b、53b。具体而言，上电极51b连接于底电极51a以形成第一电极51，而上电极53b连接于底电极53a以形成第二电极53。在一些实施例中，如图5所示，第一电极51的上电极51b具有延伸部分511(即，图5中的虚线圈起处)，而第二电极53的上电极53b具有延伸部分531(即，图5中的虚线圈起处)
在一些实施例中，底电极51a、上电极51b、底电极53a及上电极53b包含导电材料，导电材料的范例如前所述，在此将不再重复。在一些实施例中，底电极51a的材料与上电极51b的材料不同，或者底电极53a的材料与上电极53b的材料不同。在一些其他的实施例中，底电极51a的材料与上电极51b的材料相同，或者底电极53a的材料与上电极53b的材料相同。可依实际需求选择底电极51a、上电极51b、底电极53a及上电极53b的材料。
类似地，上电极51b的延伸部分511(即，图5中的虚线圈起处)与第一接合结构72直接接触，而上电极53b的延伸部分531(即，图5中的虚线圈起处)与第二接合结构74直接接触。上电极51b(或53b)的延伸部分511(或531)于显示背板60上的正投影位于磊晶结构(32R、32G或32B)于显示背板60上的正投影之外。第一接合结构72与第二接合结构74于显示背板60上的正投影与对应的磊晶结构于显示背板60上的正投影不重叠。具体而言，在一些实施例中，第一接合结构72与第二接合结构74于显示背板60上的正投影与对应的磊晶结构(30R、30G或30B)的底面(30RB、30GB或30BB)于显示背板60上的正投影不重叠。
图6至图7是根据本公开另一实施例示出将微型发光二极管结构转移至微型发光二极管显示设备104的显示背板60的各个阶段的部分剖面图。类似地，为了更清楚显示本公开实施例的技术特征，图6至图7中可能省略部分部件。
参照图6，将磊晶结构30形成于磊晶生长基板300之上。在一些实施例中，磊晶结构30可通过磊晶成长制程形成于磊晶生长基板300之上。在一些实施例中，磊晶生长基板300为半导体基板，例如可包含硅、硅锗、氮化镓、砷化镓、其他适用的半导体材料或其组合。在一些实施例中，磊晶生长基板300为半导体位于绝缘体之上的基板，例如绝缘层上的硅(silicon on insulator,SOI)基板。在一些实施例中，磊晶生长基板300为玻璃基板或陶瓷基板，例如可包含碳化硅(silicon carbide,SiC)、氮化铝(aluminum nitride,AlN)、玻璃或蓝宝石(sapphire)。然而，本公开实施例并非此为限。
在一些实施例中，在每个磊晶结构30之上形成底电极51a及底电极53a，底电极51a与第一型半导体层31电性连接，而底电极53a与第二型半导体层35电性连接。接着，将脱离层(debonding layer)80形成于磊晶生长基板300之上。脱离层80围绕磊晶结构30并邻近磊晶结构30的底部。举例来说，脱离层80可包含磊晶材料(例如，氮化镓GaN)或具有吸光基团的高分子聚合物。以高分子聚合物为例，在所对应的波长(例如，100nm～400nm)与能量下，可以使高分子聚合物中的吸光基团的链段光裂解成小分子片段而释放出所黏着的组件。这类的吸光基团的分子链可包含乙烯键(C＝C bond)、氢氧键(O-H,hydroxyl group)、碳氟键(C-F bond)、碳氢键(C-H bond)、氮氢键(N-H bond)、氮氮键(N-N bond)、偶氮键(N＝Nbond)、氧氧键(O-O,bond)、过氧键(O＝O bond)、碳氧键(C-O bond)、碳碳键(C-C bond)、碳氯键(C-Cl bond)、碳氮键(C-N bond)等或其组合。此外，脱离层80的厚度可例如介于约0.1μm至5μm，但本公开实施例并非以此为限。
接着，在各磊晶结构30与脱离层80之上形成图案化的缓冲层40’，缓冲层40’围绕磊晶结构30。缓冲层40’的材料与制造方法的范例如前所述，在此将不再重复。接着，在缓冲层40’之上形成上电极51b与上电极53b，上电极51b和上电极53b分别连接于底电极51a和底电极53a。类似地，上电极51b连接于底电极51a以形成第一电极51，而上电极53b连接于底电极53a以形成第二电极53。
第一电极51的上电极51b的延伸部分511(即，图6中的虚线圈起处)于磊晶生长基板300的正投影超出磊晶结构30于磊晶生长基板300上的正投影。亦即，第一电极51的上电极51b的延伸部分511于磊晶生长基板300的正投影与磊晶结构30于磊晶生长基板300上的正投影不重叠。类似地，第二电极53的上电极53b的延伸部分531(即，图6中的虚线圈起处)于磊晶生长基板300的正投影超出磊晶结构30R于磊晶生长基板300上的正投影。亦即，第二电极53的上电极53b的延伸部分531于磊晶生长基板300的正投影与磊晶结构30于磊晶生长基板300上的正投影不重叠。
磊晶结构30、第一电极51、第二电极53与缓冲层40’可视为微型发光二极管结构32。接着，将磊晶生长基板300上的微型发光二极管结构32转移排列到临时基板，或选择性转移至显示背板。举例来说，可通过雷射剥离(Laser Lift-Off,LLO)使得微型发光二极管结构32从脱离层80移除，并将微型发光二极管结构32配置于临时基板之上，再选择性地将其巨量转移至显示背板上。
参照图7，将不同发光颜色的微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32G(对应于图6中的微型发光二极管结构32)转移至显示背板60之上，以形成微型发光二极管显示设备104。
类似地，如图7所示，在一些实施例中，显示背板60具有多个第一连接电极62与第二连接电极64，用以与每个磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B的第一电极51与第二电极53电性连接。此外，如图7所示，在一些实施例中，微型发光二极管显示设备104包含多个第一接合结构72与第二接合结构74，第一接合结构72与第二接合结构74设置于显示背板60及微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32G之间。第一接合结构72用于将每个磊晶结构的第一电极51与对应的第一连接电极62连接，而第二接合结构74用于将每个磊晶结构的第二电极53与对应的第二连接电极64连接。
类似地，如图7所示，在一些实施例中，第一电极51的上电极51b的延伸部分511(即，图7中的虚线圈起处)与第二电极53的上电极53b的延伸部分531(即，图7中的虚线圈起处)于显示背板60上的正投影皆超出磊晶结构(32R、32G或32B)于显示背板60上的正投影。此外，如图7所示，在一些实施例中，第一接合结构72与第二接合结构74分别与上电极51b的延伸部分511与上电极53b的延伸部分531直接接触。
在一些实施例中，磊晶结构30R(或30G、30B)的顶面30RT(或30GT、30BT)高于缓冲层40’的顶面40T’。在此，磊晶结构30R(或30G、30B)的顶面30RT(或30GT、30BT)定义为磊晶结构30R(或30G、30B)远离显示背板60的表面，而缓冲层40’的顶面定义为缓冲层40’远离显示背板60的表面。换言之，磊晶结构30R(或30G、30B)的顶面30RT(或30GT、30BT)与显示背板60的距离大于缓冲层40’的顶面40T’与显示背板60的距离。
图8是根据本公开一实施例示出微型发光二极管显示设备106的部分剖面图。类似地，为了更清楚显示本公开实施例的技术特征，图8中可能省略微型发光二极管显示设备106的部分部件。
参照图8，在一些实施例中，微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32B可通过缓冲层40”彼此连接。举例来说，类似图2的排列所示，但本实施例是先将不同颜色的磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B依像素设计排列于临时基板10之上。接着，在临时基板10之上形成缓冲层40”，此缓冲层40”形成于磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B的外侧并将磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B彼此连接。接着，在每个磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B之上形成第一电极51及第二电极53，以形成微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32B一体构成的像素组合。
最后，将通过缓冲层40”彼此连接的至少一组(通常为多组)微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32B的像素组合转移至显示背板60之上，以形成微型发光二极管显示设备106。换言之，可通过缓冲层40”以如图1所示的一个像素P(其包含微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32G)为单位进行转移，但本公开实施例并非以此为限。更仔细来说，在同一像素P中不同颜色的微型发光二极管结构32R、微型发光二极管结构32G及微型发光二极管结构32B彼此连接，且被缓冲层40”包覆磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B的侧面，但不同像素P间的缓冲层40”则是分离的。
在图8所示的实施例中，缓冲层40”是将一个微型发光二极管结构32R、一个微型发光二极管结构32G及一个微型发光二极管结构32B彼此连接，但本公开实施例并非以此为限。缓冲层40”所连接的微型发光二极管结构的数量以及这些微型发光二极管结构所发出的色光可依据实际需求调整。此外，缓冲层40”是于临时基板10之上所形成，并与其所围绕磊晶结构30R、磊晶结构30G及磊晶结构30B一起转移至显示背板60之上。因此，在一些实施例中，缓冲层40”的底面40B与显示背板60的表面是具有间隙、彼此分离的。
承上述说明，在本公开实施例的微型发光二极管显示设备中，接合结构是与微型发光二极管结构的两个电极的延伸部分直接接触。由于电极的延伸部分的距离较远，两个接合结构彼此不易接触。亦即，不容易发生电极短路。此外，在接合过程中，微型发光二极管结构中的磊晶结构也不易受到损伤，进而降低暗点出现的机率，有效提升微型发光二极管显示设备的整体良率。
以上概述数个实施例的部件，以便在本公开所属技术领域中技术人员可以更理解本公开实施例的观点。在本公开所属技术领域中技术人员应该理解，他们能以本公开实施例为基础，设计或修改其他制程和结构以达到与在此介绍的实施例相同的目的和/或优势。在本公开所属技术领域中技术人员也应该理解到，此类等效的结构并无悖离本公开的精神与范围，且他们能在不违背本公开的精神和范围之下，做各式各样的改变、取代和替换。因此，本公开的保护范围当视权利要求所界定的为准。另外，虽然本公开已以数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本公开。
整份说明书对特征、优点或类似语言的引用，并非意味可以利用本公开实现的所有特征和优点应该或者可以在本公开的任何单个实施例中实现。相对地，涉及特征和优点的语言被理解为其意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因而，在整份说明书中对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不一定代表相同的实施例。
再者，在一个或多个实施例中，可以任何合适的方式组合本公开的所描述的特征、优点和特性。根据本文的描述，相关领域的技术人员将意识到，可在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实现本公开。在其他情况下，在某些实施例中可识别附加的特征和优点，这些特征和优点可能不存在于本公开的所有实施例中。
Claims (12)
1.一种微型发光二极管显示设备，包括：
显示背板，具有第一连接电极与第二连接电极；
微型发光二极管结构，设置于所述显示背板之上，其中所述微型发光二极管结构包括：
磊晶结构；及
第一电极与第二电极，电性连接于所述磊晶结构且设置于所述磊晶结构靠近所述显示背板的一侧，其中所述第一电极具有延伸部分，所述第二电极具有延伸部分，所述第一电极的延伸部分与所述第二电极的延伸部分于所述显示背板上的正投影皆超出所述磊晶结构于所述显示背板上的正投影；以及
第一接合结构与第二接合结构，设置于所述显示背板及所述微型发光二极管结构之间，其中所述第一接合结构与所述第一电极的延伸部分及所述第一连接电极直接接触，而所述第二接合结构与所述第二电极的延伸部分及所述第二连接电极直接接触，且所述第一接合结构与所述第二接合结构于所述显示背板上的正投影与所述磊晶结构的底面于所述显示背板上的正投影彼此不重叠。
2.根据权利要求1的微型发光二极管显示设备，其中所述磊晶结构于所述显示背板上的正投影的面积与所述微型发光二极管结构于所述显示背板上的正投影的面积的比例大于50％且小于70％。
3.根据权利要求1的微型发光二极管显示设备，其中所述第一电极包括：
第一底电极，连接于所述磊晶结构；及
第一上电极，连接于所述第一底电极，其中所述第一电极的延伸部分位于所述第一上电极；
其中所述第二电极包括：
第二底电极，连接于所述磊晶结构；及
第二上电极，连接于所述第二底电极，其中所述第二电极的延伸部分位于所述第二上电极。
4.根据权利要求3的微型发光二极管显示设备，所述第一底电极的材料与所述第一上电极的材料不同，或所述第二底电极的材料与所述第二上电极的材料不同。
5.根据权利要求1的微型发光二极管显示设备，其中所述微型发光二极管结构还包括：
缓冲层，围绕所述磊晶结构，其中所述第一电极与所述第二电极设置于所述缓冲层之上。
6.根据权利要求5的微型发光二极管显示设备，其中所述磊晶结构的顶面与所述缓冲层的顶面共平面。
7.根据权利要求5的微型发光二极管显示设备，其中所述磊晶结构的顶面与所述显示背板的距离大于所述缓冲层的顶面与所述显示背板的距离。
8.根据权利要求5的微型发光二极管显示设备，其中所述缓冲层的杨氏系数小于所述磊晶结构的杨氏系数。
9.根据权利要求1的微型发光二极管显示设备，其中所述磊晶结构包括：
第一型半导体层；
发光层，设置于所述第一型半导体层之上；
第二型半导体层，设置于所述发光层之上；
其中所述第一电极电性连接于所述第一型半导体层，而所述第一电极电性连接于所述第二型半导体层。
10.根据权利要求1的微型发光二极管显示设备，还包括多个像素，其中所述显示背板包含显示区，所述多个像素以数组形式设置于所述显示区中，每所述像素包括多个微型发光二极管结构，且所述多个微型发光二极管结构发出不同颜色的光。
11.一种微型发光二极管显示设备，包括：
显示背板，具有第一连接电极与一第二连接电极并区分为显示区与围绕所述显示区的非显示区；
多个像素，以数组形式设置于所述显示区中，其中每所述像素包括；
多个微型发光二极管结构，设置于所述显示背板之上，其中所述多个微型发光二极管结构发出不同颜色的光，且每所述微型发光二极管结构包括：
磊晶结构；及
第一电极与第二电极，电性连接于所述磊晶结构且设置于所述磊晶结构靠近所述显示背板的一侧，其中所述第一电极具有延伸部分，所述第二电极具有延伸部分，所述第一电极的延伸部分与所述第二电极的延伸部分于所述显示背板上的正投影皆超出所述磊晶结构于所述显示背板上的正投影；及
缓冲层，形成于所述多个磊晶结构外侧以连接所述多个微型发光二极管结构，且所述第一电极与所述第二电极位于所述缓冲层之上；以及
第一接合结构与第二接合结构，设置于所述显示背板及每所述微型发光二极管结构之间，其中所述第一接合结构与所述第一电极的延伸部分及所述第一连接电极直接接触，而所述第二接合结构与所述第二电极的延伸部分及所述第二连接电极直接接触，且所述第一接合结构与所述第二接合结构于所述显示背板上的正投影与所述磊晶结构的底面于所述显示背板上的正投影彼此不重叠。
12.根据权利要求11的微型发光二极管显示设备，其中所述缓冲层的底面与所述显示背板分离。
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