CN114122220A - 显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置，包括：电路基板、二氧化硅图案以及多个发光元件。二氧化硅图案位于电路基板上，且具有多个开口。多个发光元件位于电路基板上，且电性连接电路基板，其中多个发光元件分别位于多个开口中，且邻接二氧化硅图案。此外，还提出一种显示装置的制造方法。

Description

显示装置及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种显示装置及其制造方法，且特别是有关于一种具有改善的显示品质的显示装置及其制造方法。
背景技术
由于微型发光二极管(Micro LED)的尺寸极小，且微型发光二极管显示装置所需的发光二极管间距不一，目前制作微型发光二极管显示装置的方法是采用巨量转移(MassTransfer)技术，亦即利用微机电阵列技术进行发光二极管晶粒取放，以将大量的发光二极管晶粒搬运到具有像素电路的电路基板上，同时调整晶粒的间距。
然而，由于转移载板的支撑力不足，造成单次转移的晶粒数量受限，目前只能以多区块转移及拼接的方式来设置显示装置所需的微型发光二极管晶粒，导致拼接所致的亮度不均(Mura)现象出现，因而显示品质不佳。
发明内容
本发明提供一种显示装置，具有改善的显示品质。
本发明的一个实施例提出一种显示装置，包括：电路基板；二氧化硅图案，位于电路基板上，且具有多个开口；以及多个发光元件，位于电路基板上，且电性连接电路基板，其中多个发光元件分别位于多个开口中，且邻接二氧化硅图案。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括离型层，其中二氧化硅图案及发光元件位于电路基板与离型层之间。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括隔离结构，其中离型层位于隔离结构与二氧化硅图案之间。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括色转换结构，位于隔离结构之间。
在本发明的一实施例中，上述的发光元件的顶面面积与底面面积不同。
在本发明的一实施例中，上述的电路基板具有多个凹槽，且二氧化硅图案位于多个凹槽中。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括光吸收图案，其中二氧化硅图案覆盖光吸收图案。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括反射图案，其中二氧化硅图案覆盖反射图案。
在本发明的一实施例中，上述的反射图案靠近离型层侧的宽度小于反射图案远离离型层侧的宽度。
本发明的一个实施例提出一种显示装置的制造方法，包括：提供生长基板；形成离型层于生长基板上；形成二氧化硅图案于离型层上，且二氧化硅图案具有多个第一开口；以及形成多个发光元件于离型层上，且多个发光元件分别位于多个第一开口中。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的制造方法还包括提供电路基板，且将发光元件与电路基板电性连接。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的制造方法还包括移除生长基板，以露出离型层。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的制造方法还包括形成隔离结构于离型层上。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的制造方法还包括形成色转换结构于隔离结构之间。
在本发明的一实施例中，上述的形成二氧化硅图案于离型层上的步骤包括：形成光吸收图案于离型层上，且光吸收图案具有多个第二开口；以及形成二氧化硅图案覆盖光吸收图案。
在本发明的一实施例中，上述的形成二氧化硅图案于离型层上的步骤包括：形成反射图案于离型层上，且反射图案具有多个第三开口；以及形成二氧化硅图案覆盖反射图案。
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，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1L为本发明一实施例的显示装置10的制造方法的步骤流程的剖面示意图。
图2是依照本发明一实施例的显示装置20的剖面示意图。
图3是依照本发明一实施例的显示装置30的剖面示意图。
图4A至图4D为本发明一实施例的显示装置40的制造方法的步骤流程的剖面示意图。
图5A至图5D为本发明一实施例的显示装置50的制造方法的步骤流程的剖面示意图。
其中，附图标记：
10、20、30、40、50：显示装置
AM：光吸收图案
CS：电路基板
CT：色转换结构
E1、E2：电极
EL：发光层
FB：底面
FT：顶面
GS：生长基板
IS：隔离结构
LD、LD2：发光元件
O1、O2、O3、O4、O5、O6：开口
P1、P2：接垫
R1：光阻层
R1P、R2P：光阻图案
RL：离型层
RM：反射图案
RS：凹槽
S1：第一型半导体层
S2：第二型半导体层
SB、SB4、SB5：二氧化硅层
SP、SP2、SP4、SP5：二氧化硅图案
SS：半导体叠层
具体实施方式
在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反地，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”或“耦合”可为二元件间存在其它元件。
应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、层及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的第一“元件”、“部件”、“区域”、“层”或“部分”可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。
此外，诸如“下”或“底部”和“上”或“顶部”的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的“下”侧的元件将被定向在其他元件的“上”侧。因此，示例性术语“下”可以包括“下”和“上”的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件“下”或“下方”的元件将被定向为在其它元件“上方”。因此，示例性术语“下”或“下方”可以包括上方和下方的取向。
本文参考作为理想化实施例的示意图的截面图来描述示例性实施例。因此，可以预期到作为例如制造技术及/或公差的结果的图示的形状变化。因此，本文所述的实施例不应被解释为限于如本文所示的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙及/或非线性特征。此外，所示的锐角可以是圆的。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不是旨在示出区域的精确形状，并且不是旨在限制权利要求的范围。
图1A至图1L为本发明一实施例的显示装置10的制造方法的步骤流程的剖面示意图。首先，请参照图1A，提供生长基板GS。在本实施例中，生长基板GS可以是砷化镓(GaAs)基板、磷化镓(GaP)基板、磷化铟(InP)基板、蓝宝石基板、碳化硅(SiC)基板、氮化镓(GaN)基板或其他适用于磊晶制程的生长基板，但不以此为限。
接着，形成离型层(release layer)RL于生长基板GS的表面上，离型层RL可以有助于后续移除生长基板GS，同时还有助于后续进行磊晶制程。在本实施例中，离型层RL的材质可以是氮化铝(AlN)，但不以此为限。
接着，请参照图1B，形成毯覆的二氧化硅层SB于离型层RL上。接着，请参照图1C，形成毯覆的光阻层R1于二氧化硅层SB上。接着，请参照图1D，将光阻层R1图案化，以形成光阻图案R1P。接着，请参照图1E，移除未被光阻图案R1P覆盖的二氧化硅层SB，以形成二氧化硅图案SP，且二氧化硅图案SP具有多个开口O1。由上述步骤可知，图1B至图1E的步骤是为了形成具有多个开口O1的二氧化硅图案SP于离型层RL上，且其中可以视需要使用薄膜沉积制程、微影制程以及蚀刻制程中之一者或多者来进行。
接着，请参照图1F，形成发光元件的半导体叠层SS于二氧化硅图案SP的多个开口O1中，且半导体叠层SS可以藉由磊晶制程、微影制程以及蚀刻制程形成于离型层RL上。由于晶格匹配的缘故，用于形成半导体叠层SS的半导体材料不会生长在二氧化硅图案SP上，因此，二氧化硅图案SP的开口O1即可用以预先界定半导体叠层SS的位置，且开口O1之间的间距可用以界定半导体叠层SS之间的间距。
在本实施例中，半导体叠层SS可以包括第一型半导体层S1、第二型半导体层S2以及夹置于第一型半导体层S1与第二型半导体层S2之间的发光层EL。第一型半导体层S1与第二型半导体层S1中的一者可以为N型掺杂半导体，且另一者可以为P型掺杂半导体。此外，第一型半导体层S1和第二型半导体层S2可以包括Ⅱ-Ⅵ族材料(例如：锌化硒(ZnSe))或Ⅲ-Ⅴ氮族化物材料(例如：氮化镓(GaN)、砷化镓、氮化铟(InN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铝铟镓(AlInGaN))或铝镓铟磷化物(AlGaInP)。举例而言，在本实施例中，第一型半导体层S1例如是N型掺杂半导体层，N型掺杂半导体层的材料例如是N型氮化镓(n-GaN)，第二型半导体层S2例如是P型掺杂半导体层，P型掺杂半导体层的材料例如是P型氮化镓(p-GaN)，但本发明不以此为限。另外，发光层EL的结构例如是多层量子井结构(MultipleQuantum Well,MQW)，多重量子井结构可以包括交替堆叠的多层氮化铟镓(InGaN)以及多层氮化镓(GaN)，藉由设计发光层EL中铟或镓的比例，还可调整发光层的发光波长范围，但本发明不以此为限。
接着，请参照图1G，形成发光元件LD的电极E1、E2，其中电极E1电性连接第一型半导体层S1，且电极E2电性连接第二型半导体层S2。至此，完成了发光元件LD的制作，且发光元件LD包括第一型半导体层S1、第二型半导体层S1、发光层EL以及电极E1、E2。接着，还可以视需要切割出所需数量的发光元件LD及其上的生长基板GS、或者是所需尺寸或形状的生长基板GS及其上的发光元件LD，以进行巨量转移(Mass transfer)制程。
请参照图1H，在一些实施例中，还可以提供电路基板CS，且将发光元件LD转置于电路基板CS上。电路基板CS可以是硬性基板或软性基板，且电路基板CS可以包括显示装置需要的元件或线路，例如驱动元件、开关元件、储存电容、电源线、驱动信号线、时序信号线、电流补偿线、检测信号线等等。
电路基板CS可以包括多个阵列排列于其表面上的接垫P1、P2。在进行巨量转移制程时，可以将前述的生长基板GS倒置，且使发光元件LD的电极E1、E2分别对准接垫P1、P2。然后，将电路基板CS与生长基板GS压合，以使电极E1电性连接接垫P1，且电极E2电性连接接垫P2。在一些实施例中，可以藉由焊料、导电胶或其他导电材料来电性连接电极E1与接垫P1以及电极E2与接垫P2。
接着，请参照图1I，在一些实施例中，还可以移除生长基板GS，以露出离型层RL。移除生长基板GS的方式可以采用激光剥离(Laser Lift Off)制程、抛光或其他适当的方式。举例而言，可以将波长193nm的氟化氩(ArF)准分子激光脉冲聚焦于生长基板GS与离型层RL的界面，使得离型层RL的材料分解而与生长基板GS分离。由于离型层RL的存在，生长基板GS不会同时接触二氧化硅图案SP以及发光元件LD的半导体叠层SS两种材料界面，因此生长基板GS的移除能够更为容易。
接着，请参照图1J，在一些实施例中，还可以藉由类似图1C至图1D的方式形成具有多个开口O2的光阻图案R2P于离型层RL上。接着，请参照图1K，在一些实施例中，还可以形成隔离结构IS于光阻图案R2P的开口O2中，再移除光阻图案R2P，即可形成隔离结构IS于离型层RL上。
接着，请参照图1L，在一些实施例中，还可以形成色转换结构CT于离型层RL上，且色转换结构CT可以位于隔离结构IS之间。色转换结构CT可以包括萤光粉或量子点等类似性质的波长转换材料，且发光元件LD所发出的光线可通过色转换结构CT转换成不同色彩的光线，以实现全彩化的显示效果。举例而言，图1L所示的两个相邻的色转换结构CT可以具有不同的波长转换材料，当发光元件LD皆为蓝色发光二极管时，其中一个色转换结构CT可以将发光元件LD发出的蓝光转换成红光，且另一个色转换结构CT可以将发光元件LD发出的蓝光转换成绿光，使得图1L所示的三个发光元件LD可以构成显示装置10的一个像素。
在图1L所示的显示装置10中，显示装置10可以包括：电路基板CS；二氧化硅图案SP，位于电路基板CS上，且具有多个开口O1；以及多个发光元件LD，位于电路基板CS上，且电性连接电路基板CS，其中多个发光元件LD分别位于多个开口O1中，且邻接二氧化硅图案SP。
在一些实施例中，显示装置10还可以包括离型层RL，其中二氧化硅图案SP及发光元件LD可以位于电路基板CS与离型层RL之间。
在一些实施例中，显示装置10还可以包括隔离结构IS，其中离型层RL可以位于隔离结构IS与二氧化硅图案SP之间。
在一些实施例中，显示装置10还可以包括色转换结构CT，且色转换结构CT可以位于隔离结构IS之间。
以下，使用图2至图5继续说明本发明的其他实施例，并且，沿用图1A至图1L的实施例的元件标号与相关内容，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，可参考图1A至图1L的实施例，在以下的说明中不再重述。
图2是依照本发明一实施例的显示装置20的剖面示意图。与如图1L所示的显示装置10相比，图2所示的显示装置20的不同之处在于：显示装置20的发光元件LD2的顶面面积与底面面积不同。
举例而言，在本实施例中，二氧化硅图案SP2可以具有顶面FT及底面FB，且顶面FT的面积可以大于底面FB的面积。因此，位于二氧化硅图案SP2之间的发光元件LD2的第一型半导体层S1的宽度可小于第二型半导体层S2的宽度，使得较为靠近第二型半导体层S2的发光层EL能够具有较大的发光面积。
图3是依照本发明一实施例的显示装置30的剖面示意图。与如图2所示的显示装置20相比，图3所示的显示装置30的不同之处在于：显示装置30的电路基板CS还可以包括多个凹槽RS。
举例而言，在本实施例中，凹槽RS可以位于电路基板CS的表面，且凹槽RS的位置可以与电路基板CS上的接垫P1、P2错开，使得二氧化硅图案SP2的底面FB可以位于凹槽RS中。如此一来，在前述将电路基板CS与生长基板GS压合以使电极E1、E2分别电性连接接垫P1、P2的步骤中，能够避免压合的力量导致位置偏移，从而提高对位精准度。
图4A至图4D为本发明一实施例的显示装置40的制造方法的步骤流程的剖面示意图。与如图1A至图1L所示的显示装置10的制造方法相比，图4A至图4D所示的显示装置40的制造方法的不同之处在于：以图4A至图4C所示的步骤取代图1B至图1E所示的步骤，也就是说，以不同的方式形成二氧化硅图案SP4，进而制作出图4D所示的显示装置40。
以下说明图4A至图4C所示的步骤。请参照图4A，在本实施例中，可以形成光吸收图案AM于如图1A所示的生长基板GS及离型层RL上，且光吸收图案AM具有多个开口O3。在一些实施例中，光吸收图案AM的材质可以包括例如黑色树脂或聚酰亚胺系光阻、丙烯酸系光阻等可吸收可见光的材料。
接着，请参照图4B，形成毯覆的二氧化硅层SB4于离型层RL及光吸收图案AM上，使得二氧化硅层SB4覆盖光吸收图案AM且填入开口O3中。接着，请参照图4C，移除开口O3中的大部分二氧化硅层SB4，仅留下覆盖光吸收图案AM的二氧化硅图案SP4，使得二氧化硅图案SP4具有多个开口O4。接着，可以继续进行如图1F至图1L所示的步骤，而获得图4D所示的显示装置40。
在本实施例中，显示装置40可以包括：电路基板CS；二氧化硅图案SP4，位于电路基板CS上，且具有多个开口O4；多个发光元件LD，位于电路基板CS上，且电性连接电路基板CS，其中多个发光元件LD分别位于多个开口O4中，且邻接二氧化硅图案SP4；离型层RL，其中二氧化硅图案SP4及发光元件LD可以位于电路基板CS与离型层RL之间；隔离结构IS，其中离型层RL可以位于隔离结构IS与二氧化硅图案SP4之间；以及色转换结构CT，位于隔离结构IS之间。
与如图1L所示的显示装置10相比，图4D所示的显示装置40的不同之处在于：显示装置40还包括光吸收图案AM，其中二氧化硅图案SP4可以覆盖光吸收图案AM，且光吸收图案AM可以吸收发光元件LD的侧向出光，以避免发光元件LD之间的混光串扰(Crosstalk)以及光晕效应(Halo effect)。
图5A至图5D为本发明一实施例的显示装置50的制造方法的步骤流程的剖面示意图。与如图4A至图4D所示的显示装置40的制造方法相比，图5A至图5D所示的显示装置50的制造方法的不同之处在于：以反射图案RM取代光吸收图案AM。
请参照图5A，在本实施例中，可以形成反射图案RM于如图1A所示的生长基板GS及离型层RL上，其中反射图案RM靠近离型层RL侧的宽度小于反射图案RM远离离型层RL侧的宽度，且反射图案RM具有多个开口O5。在一些实施例中，反射图案RM的材质可以包括例如铝(Al)或银(Ag)等具高反射率的材料。
接着，请参照图5B，形成毯覆的二氧化硅层SB5于离型层RL及反射图案RM上，使得二氧化硅层SB5覆盖反射图案RM且填入开口O5中。接着，请参照图5C，移除开口O5中的大部分二氧化硅层SB5，仅留下覆盖反射图案RM的二氧化硅图案SP5，使得二氧化硅图案SP5具有多个开口O6。接着，可以继续进行如图1F至图1L所示的步骤，而获得图5D所示的显示装置50。
在本实施例中，显示装置50可以包括：电路基板CS；二氧化硅图案SP5，位于电路基板CS上，且具有多个开口O6；多个发光元件LD，位于电路基板CS上，且电性连接电路基板CS，其中多个发光元件LD分别位于多个开口O6中，且邻接二氧化硅图案SP5；离型层RL，其中二氧化硅图案SP5及发光元件LD可以位于电路基板CS与离型层RL之间；隔离结构IS，其中离型层RL可以位于隔离结构IS与二氧化硅图案SP5之间；以及色转换结构CT，位于隔离结构IS之间。
与如图4D所示的显示装置40相比，图5D所示的显示装置50的不同之处在于：显示装置50还包括反射图案RM，二氧化硅图案SP5可以覆盖反射图案RM，且二氧化硅图案SP5可以具有上窄下宽的剖面轮廓。如此一来，反射图案RM的侧面轮廓能够局部改变发光元件LD的光线射出角度，且将发光元件LD发出的光线更多地导向正上方，从而有助于提高显示装置50的出光效率及减少混光串扰(Crosstalk)。
综上所述，本发明的显示装置利用二氧化硅图案界定发光元件的位置及间距，因此，可以视需要形成所需尺寸、间距以及数量的发光元件。再者，本发明的显示装置藉由将离型层设置于发光元件及二氧化硅图案与生长基板之间，可避免生长基板同时接触二种材料界面，从而便利生长基板的移除。如此一来，显示装置所需的发光元件能够单次转移完成，从而改善显示装置的显示品质。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然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，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
电路基板；
二氧化硅图案，位于所述电路基板上，且具有多个第一开口；以及
多个发光元件，位于所述电路基板上，且电性连接所述电路基板，其中所述多个发光元件分别位于所述多个第一开口中，且邻接所述二氧化硅图案。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括离型层，其中所述二氧化硅图案及所述发光元件位于所述电路基板与所述离型层之间。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，还包括隔离结构，其中所述离型层位于所述隔离结构与所述二氧化硅图案之间。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，还包括色转换结构，位于所述隔离结构之间。
5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光元件的顶面面积与底面面积不同。
6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述电路基板具有多个凹槽，且所述二氧化硅图案位于所述多个凹槽中。
7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括光吸收图案，其中所述二氧化硅图案覆盖所述光吸收图案。
8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括反射图案，其中所述二氧化硅图案覆盖所述反射图案。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述反射图案靠近所述离型层侧的宽度小于所述反射图案远离所述离型层侧的宽度。
10.一种显示装置的制造方法，其特征在于，包括：
提供生长基板；
形成离型层于所述生长基板上；
形成二氧化硅图案于所述离型层上，且所述二氧化硅图案具有多个第一开口；以及
形成多个发光元件于所述离型层上，且所述多个发光元件分别位于所述多个第一开口中。
11.如权利要求10所述的显示装置的制造方法，其特征在于，还包括提供电路基板，且将所述发光元件与所述电路基板电性连接。
12.如权利要求10所述的显示装置的制造方法，其特征在于，还包括移除所述生长基板，以露出所述离型层。
13.如权利要求12所述的显示装置的制造方法，其特征在于，还包括形成隔离结构于所述离型层上。
14.如权利要求13所述的显示装置的制造方法，其特征在于，还包括形成色转换结构于所述隔离结构之间。
15.如权利要求10所述的显示装置的制造方法，其特征在于，所述形成二氧化硅图案于所述离型层上的步骤包括：
形成光吸收图案于所述离型层上，且所述光吸收图案具有多个第二开口；以及
形成所述二氧化硅图案覆盖所述光吸收图案。
16.如权利要求10所述的显示装置的制造方法，其特征在于，所述形成二氧化硅图案于所述离型层上的步骤包括：
形成反射图案于所述离型层上，且所述反射图案具有多个第三开口；以及
形成所述二氧化硅图案覆盖所述反射图案。
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