CN116057697A - 发光器件、发光器件的制造方法和显示设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种发光器件、用于该发光器件的制造方法以及显示设备。发光器件包括：发光器件芯，包括第一半导体层、布置在第一半导体层上的第二半导体层以及布置在第一半导体层与第二半导体层之间的器件活性层；第一绝缘膜，形成在发光器件芯的侧表面上以围绕发光器件芯的侧表面，并且具有第一固定电荷；以及第二绝缘膜，布置为围绕第一绝缘膜的外侧表面，并且包括具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料。

Description

发光器件、发光器件的制造方法和显示设备
该申请要求于2020年9月7日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0113657号韩国专利申请的优先权以及从中获得的所有权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种发光器件、发光器件的制造方法以及显示设备。
背景技术
随着多媒体的发展，显示装置已经变得越来越重要，并且已经使用了各种类型的显示装置，诸如有机发光二极管(OLED)显示装置、液晶显示(LCD)装置等。
作为用于显示图像的装置的显示装置包括诸如OLED显示面板或LCD面板的显示面板。显示面板可以包括诸如发光二极管(LED)的发光元件，并且LED可以被分类为使用有机材料作为发光材料的OLED和使用无机材料作为发光材料的无机LED。
发明内容
技术问题
本公开的方面提供了一种包括第一绝缘层和第二绝缘层的发光元件，第一绝缘层和第二绝缘层在发光元件的第一半导体层、元件活性层和第二半导体层的侧表面上具有彼此不同的固定电荷。
本公开的方面还提供了一种包括发光元件的显示装置。
本公开的方面还提供了一种通过使用等离子体增强原子层沉积方法形成第一绝缘层来制造具有改善的膜特性的发光元件的方法。
应当注意的是，公开的方面不限于此，并且根据以下描述，这里未提及的其他方面对于本领域普通技术人员而言将是明显的。
技术方案
根据公开的实施例，一种发光元件包括：发光元件芯，包括第一半导体层、设置在第一半导体层上的第二半导体层以及设置在第一半导体层与第二半导体层之间的元件活性层；第一绝缘层，形成在发光元件芯的侧表面上以围绕发光元件芯的侧表面，并且具有第一固定电荷；以及第二绝缘层，设置为围绕第一绝缘层的外表面，并且包含具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料。
第一固定电荷的极性与第二固定电荷的极性相同。
第一固定电荷和第二固定电荷中的每个为正固定电荷，并且第一固定电荷的大小小于第二固定电荷的大小。
第一固定电荷和第二固定电荷中的每个为负固定电荷，并且第一固定电荷的大小大于第二固定电荷的大小。
第一固定电荷的极性与第二固定电荷的极性不同。
第一固定电荷为负固定电荷，并且第二固定电荷为正固定电荷。
第一绝缘层包含氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮化铝(AlN)、氧化铝(AlxOy)、氧化铪(HfOx)和氧化锆(ZrOx)中的至少一种，并且第二绝缘层包含氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮化铝(AlN)和氧化铝(AlxOy)中的至少一种。
第一绝缘层包含氧化硅(SiOx)，并且第二绝缘层包含氧化铝(AlxOy)。
氧化硅(SiOx)的第一固定电荷和氧化铝(AlxOy)的第二固定电荷中的每个为正固定电荷，并且第一固定电荷的大小小于第二固定电荷的大小。
氧化硅(SiOx)的第一固定电荷为负固定电荷，并且氧化铝(AlxOy)的第二固定电荷为正固定电荷。
第一绝缘层直接设置在第一半导体层、第二半导体层和元件活性层的侧表面上。
根据公开的实施例，显示装置包括：基底；第一电极，设置在基底上；第二电极，设置在基底上，并且与第一电极间隔开；以及发光元件，设置在基底上，并且具有分别设置在第一电极和第二电极上的两端；其中，发光元件包括：发光元件芯，包括第一半导体层、设置在第一半导体层上的第二半导体层以及设置在第一半导体层与第二半导体层之间的元件活性层；第一绝缘层，形成在发光元件芯的侧表面上以围绕发光元件芯的侧表面，并且具有第一固定电荷；以及第二绝缘层，设置为围绕第一绝缘层的外表面，并且包含具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料。
第一固定电荷的极性与第二固定电荷的极性相同。
第一固定电荷和第二固定电荷中的每个为正固定电荷，并且第一固定电荷的大小小于第二固定电荷的大小。
第一固定电荷和第二固定电荷中的每个为负固定电荷，并且第一固定电荷的大小大于第二固定电荷的大小。
第一固定电荷的极性与第二固定电荷的极性不同。
第一固定电荷是负固定电荷，并且第二固定电荷是正固定电荷。
显示装置还包括：第一绝缘层，设置在发光元件上以暴露发光元件的两端；第一接触电极，设置在第一电极上，并且与发光元件的被第一电极和第一绝缘层暴露的一端接触；以及第二接触电极，设置在第二电极上，并且与发光元件的被第二电极和第一绝缘层暴露的另一端接触。
被第一绝缘层暴露的第二绝缘层的厚度小于未被第一绝缘层暴露的第二绝缘层的厚度。
在发光元件的两端处，第二绝缘层暴露第一绝缘层的一部分。
根据公开的实施例，一种制造发光元件的方法包括以下步骤：在基体基底的一个表面上形成芯结构；使用等离子体原子层沉积(PEALD)在芯结构的外表面上形成第一绝缘材料层，第一绝缘材料层包含具有第一固定电荷的材料；在第一绝缘材料层的一个表面上形成第二绝缘材料层，第二绝缘材料层包含具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料；通过部分地去除第一绝缘材料层和第二绝缘材料层以暴露芯结构的顶表面来形成元件棒；以及将元件棒与基体基底分离。
形成第一绝缘材料层的步骤包括：将前体提供到芯结构上；将反应性气体提供到芯结构上；以及在芯结构上产生反应性气体的等离子体。
第一绝缘材料层包含氧化硅(SiOx)，第二绝缘材料层包含氧化铝(AlxOy)，前体包括含硅前体，并且反应性气体包含氧气。
形成芯结构的步骤包括：形成第一堆叠结构，第一堆叠结构包括在基体基底上的第一半导体材料层、在第一半导体材料层上的元件活性材料层以及在元件活性材料层上的第二半导体材料层；以及在与基体基底的顶表面垂直的方向上竖直蚀刻第一堆叠结构。
其他实施例的细节包括在详细描述和附图中。
有益效果
根据依据一个实施例的发光元件，由于发光元件的第一绝缘层和第二绝缘层包括具有彼此不同的固定电荷的材料，因此可以改善发光元件的亮度劣化。另外，由于包括具有与第一绝缘层的材料的固定电荷不同的固定电荷的材料的第二绝缘层设置为围绕第一绝缘层，因此第二绝缘层可以保护第一绝缘层，并且因此可以提供具有高可靠性的发光元件。
另外，根据依据一个实施例的制造发光元件的方法，可以使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)来执行用于形成发光元件的第一绝缘层的沉积工艺。与通过热原子层沉积(热ALD)形成的第一绝缘层相比，通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成的第一绝缘层可以具有改善的膜性质。因此，通过使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成第一绝缘层，可以提供具有高可靠性的发光元件。
根据实施例的效果不受上面例示的内容限制，并且更多各种效果包括在该公开中。
附图说明
图1是根据一个实施例的显示装置的平面图。
图2是根据一个实施例的显示装置的一个像素的示意性平面图。
图3是沿着图2的线Qa-Qa'、Qb-Qb'和Qc-Qc'截取的剖视图。
图4是根据一个实施例的发光元件的示意性透视图。
图5是沿着图4的线V-V'截取的剖视图。
图6是示出图3的部分Q的示例的放大视图。
图7是示出根据一个实施例的制造发光元件的方法的流程图。
图8至图14是示出根据一个实施例的发光元件的制造工艺的剖视图。
图15是当第一绝缘层包括氧化硅(SiOx)时比较根据分别通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)和热原子层沉积(热ALD)形成的第一绝缘层的发光元件的发光特性的曲线图。
图16是示出图3的部分Q的另一示例的放大视图。
图17是示出图3的部分Q的又一示例的放大视图。
图18是示出图3的部分Q的又一示例的放大视图。
图19是根据另一实施例的发光元件的剖视图。
图20是根据又一实施例的发光元件的剖视图。
图21是根据又一实施例的发光元件的剖视图。
具体实施方式
通过参照以下优选实施例的详细描述和附图，可以更容易地理解本公开的优点和特征以及实现其的方法。然而，本公开不限于下面公开的实施例，而是可以以其他形式实现。也就是说，本公开将仅由所附权利要求限定。
还将理解的是，当层被称为“在”另一层或基底“上”时，所述层可以直接在另一层或基底上，或者也可以存在居间层。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间元件。
在整个说明书中，相同的附图标记指示相同的组件。
在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。
图1是根据一个实施例的显示装置的平面图。
参照图1，显示装置10显示运动图像或静止图像。显示装置10可以指提供显示屏幕的任何电子设备。显示装置10的示例可以包括提供显示屏幕的电视、膝上型计算机、监视器、广告牌、物联网装置、移动电话、智能电话、平板个人计算机(PC)、电子手表、智能手表、手表电话、头戴式显示器、移动通信终端、电子笔记本、电子书、便携式多媒体播放器(PMP)、导航装置、游戏机、数码相机、摄像机等。
显示装置10包括提供显示屏幕的显示面板。显示面板的示例可以包括无机发光二极管显示面板、有机发光显示面板、量子点发光显示面板、等离子体显示面板和场发射显示面板。在以下描述中，将举例说明无机发光二极管显示面板被应用为显示面板的情况，但本公开不限于此，并且可以在相同的技术精神范围内应用其他显示面板。
在下文中，在描述显示装置10的实施例的附图中定义了第一方向DR1、第二方向DR2和第三方向DR3。第一方向DR1和第二方向DR2可以是在一个平面中彼此垂直的方向。第三方向DR3可以是与其上定位有第一方向DR1和第二方向DR2的平面垂直的方向。第三方向DR3与第一方向DR1和第二方向DR2中的每个垂直。在描述显示装置10的实施例中，第三方向DR3指示显示装置10的厚度方向。
显示装置10可以具有包括长边和短边的矩形形状，使得在平面图中在第一方向DR1上的边比在第二方向DR2上的边长。显示装置10的长边与短边会合处的拐角部分在平面图中可以是直角。然而，本公开不限于此，并且它可以是圆滑的以具有弯曲形状。显示装置10的平面形状不限于示出的示例，并且可以是诸如正方形形状、具有圆滑的拐角(顶点)的四边形形状、其他多边形形状和圆形形状的其他形状。
显示装置10的显示表面可以设置在作为厚度方向的第三方向DR3的一侧上。在描述显示装置10的实施例中，除非另有说明，否则术语“向上”是指第三方向DR3的作为显示方向的一侧，并且术语“顶表面”是指朝向第三方向DR3的所述一侧的表面。此外，术语“向下”是指第三方向DR3的作为与显示方向相反的方向的另一侧，并且术语“底表面”是指朝向第三方向DR3的另一侧的表面。此外，“左”、“右”、“上”和“下”指示从上方观察显示装置10时的方向。例如，“右侧”指示第一方向DR1的一侧，“左侧”指示第一方向DR1的另一侧，“上侧”指示第二方向DR2的一侧，“下侧”指示第二方向DR2的另一侧。
显示装置10可以包括显示区域DA和非显示区域NDA。显示区域DA是能够显示画面的区域，非显示区域NDA是不显示画面的区域。
显示区域DA的形状可以遵循显示装置10的形状。例如，显示区域DA的形状可以具有与在平面图中的显示装置10的整体形状相似的矩形形状。显示区域DA可以基本上占据显示装置10的中心。
显示区域DA可以包括多个像素PX。多个像素PX可以以矩阵布置。在平面图中，每个像素PX的形状可以是矩形形状或正方形形状。然而，每个像素PX的形状不限于此，并且可以是每条边相对于一个方向倾斜的菱形形状。像素PX可以以stripe型或
Figure BDA0004111970170000061
型交替设置。
非显示区域NDA可以设置在显示区域DA周围。非显示区域NDA可以完全地或部分地围绕显示区域DA。在示例性实施例中，显示区域DA可以具有矩形形状，并且非显示区域NDA可以与显示区域DA的四条边相邻设置。非显示区域NDA可以形成显示装置10的边框。在非显示区域NDA中，可以设置属于显示装置10的布线和电路驱动器或者其上安装有外部装置的垫(pad，又称为“焊盘”或“焊垫”)部。
图2是根据一个实施例的显示装置的一个像素的示意性平面图。
参照图2，每个像素PX可以包括多个子像素SPX(SPX1、SPX2和SPX3)。例如，一个像素PX可以包括第一子像素SPX1、第二子像素SPX2和第三子像素SPX3。第一子像素SPX1可以发射第一颜色的光，第二子像素SPX2可以发射第二颜色的光，第三子像素SPX3可以发射第三颜色的光。第一颜色可以是蓝色，第二颜色可以是绿色，第三颜色可以是红色。然而，本公开不限于此，并且子像素SPX1、SPX2和SPX3可以发射相同颜色的光。图2示出了一个像素PX包括三个子像素SPX1、SPX2和SPX3，但本公开不限于此，并且每个像素PX可以包括更多数量的子像素SPX。
显示装置10的每个子像素SPX可以包括发射区域EMA和非发射区域(未示出)。发射区域EMA是发射从发光元件ED发射的光的区域，非发射区域是因为从发光元件ED发射的光不到达那里而不发光的区域。
发射区域EMA可以包括其中设置有发光元件ED的区域和与其相邻的区域。发射区域EMA还可以包括从发光元件ED发射的光被另一构件反射或折射并发射的区域。
每个子像素SPX还可以包括设置在非发射区域中的第一区域CBA。第一区域CBA可以设置在发射区域EMA在第二方向DR2上的一侧(例如，图2中的上侧)处。第一区域CBA可以设置在沿第二方向DR2彼此相邻设置的子像素SPX的发射区域EMA之间。
包括在一个像素PX中的各个子像素SPX的发射区域EMA可以布置为在第一方向DR1上彼此间隔开。相似地，包括在一个像素PX中的各个子像素SPX的第一区域CBA可以布置为在第一方向DR1上彼此间隔开。发射区域EMA和第一区域CBA各自可以布置为在第一方向DR1上彼此间隔开，而发射区域EMA和第一区域CBA可以在第二方向DR2上交替地布置。
第一区域CBA可以是将稍后描述的电极21和22彼此分离的区域。在第二方向DR2上彼此相邻的子像素SPX中的每个可以包括在第二方向DR2上延伸的第一电极21和第二电极22。第一电极21和第二电极22可以在第一区域CBA中彼此分离。因此，设置在每个子像素SPX中的第一电极21和第二电极22的一部分可以设置在第一区域CBA中。稍后将详细描述第一电极21和第二电极22的布置。
图3是沿着图2的线Qa-Qa'、Qb-Qb'和Qc-Qc'截取的剖视图。
参照图3，显示装置10可以包括第一基底11、设置在第一基底11上的电路元件层CCL以及设置在电路元件层CCL上的发光元件层。在下文中，将参照图3描述显示装置10的电路元件层CCL的剖面结构。
第一基底11可以是绝缘基底。第一基底11可以由诸如玻璃、石英或聚合物树脂的绝缘材料制成。此外，第一基底11可以是刚性基底，但可以是可以弯曲、折叠或卷曲的柔性基底。
下金属层BML可以设置在第一基底11上。下金属层BML可以是用于保护晶体管TR的有源材料层ACT免受外部光影响的光阻挡层。下金属层BML可以包括用于阻挡光的材料。例如，下金属层BML可以由阻挡光的透射的不透明金属材料形成。
下金属层BML具有图案化的形状。下金属层BML可以设置为从底部至少覆盖晶体管TR的有源材料层ACT的沟道区，并且还可以设置为从底部覆盖晶体管TR的整个有源材料层ACT。然而，本公开不限于此，并且可以省略下金属层BML。
缓冲层12可以设置在下金属层BML上。缓冲层12可以设置为覆盖第一基底11的设置有下金属层BML的整个表面。缓冲层12可以用于保护晶体管TR免受渗透通过易受湿气渗透的第一基底11的湿气影响。缓冲层12可以由交替层叠的多个无机层形成。例如，缓冲层12可以由包括氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)和氮氧化硅(SiON)中的至少一种的无机层交替堆叠的多层形成。
半导体层可以设置在缓冲层12上。半导体层可以包括晶体管TR的有源材料层ACT。有源材料层ACT可以设置为与下金属层BML叠置。
尽管在附图中仅示出了包括在显示装置10的一个子像素SPX中的晶体管中的一个晶体管TR，但本公开不限于此。例如，显示装置10的每个子像素SPX可以包括两个或三个晶体管。例如，显示装置10可以针对每个子像素SPX包括两个或三个晶体管。
半导体层可以包括多晶硅、单晶硅、氧化物半导体等。
在示例性实施例中，当半导体层包含多晶硅时，多晶硅可以通过使非晶硅结晶而形成。当半导体层包含多晶硅时，有源材料层ACT可以包括掺杂有杂质的多个掺杂区和设置在其间的沟道区。在另一示例性实施例中，半导体层可以包含氧化物半导体。氧化物半导体可以是例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟镓锡(IGTO)、氧化铟镓锌锡(IGZTO)等。
栅极绝缘层13可以设置在半导体层上。栅极绝缘层13可以用作晶体管TR的栅极绝缘层。栅极绝缘层13可以由包括诸如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或氮氧化硅(SiON)的无机材料的无机层或其堆叠结构形成。
第一导电层14可以设置在栅极绝缘层13上。第一导电层14可以包括晶体管TR的栅电极GE和存储电容器的第一电容电极CSE。
栅电极GE可以设置为在第三方向DR3上与有源材料层ACT的沟道区叠置。第一电容电极CSE可以设置为在第三方向DR3上与稍后将描述的晶体管TR的第二源/漏电极SD2叠置。由于第一电容电极CSE设置为在第三方向DR3上与第二源/漏电极SD2叠置，因此可以在其间形成存储电容器。在一些实施例中，第一电容电极CSE和栅电极GE可以一体化为一个层。一体化层的一部分可以包括栅电极GE，并且其另一部分可以包括第一电容电极CSE。
第一导电层14可以形成为由钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)中的任一种或其合金制成的单层或多层。然而，本公开不限于此。
层间绝缘层15设置在第一导电层14上。层间绝缘层15可以设置为覆盖第一导电层14。层间绝缘层15可以包括诸如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)和氮氧化硅(SiON)的无机绝缘材料。
第二导电层16设置在层间绝缘层15上。第二导电层16可以包括晶体管TR的第一源/漏电极SD1和第二源/漏电极SD2以及数据线DTL。
第一源/漏电极SD1和第二源/漏电极SD2可以通过穿透层间绝缘层15和栅极绝缘层13的接触孔分别电连接到晶体管TR的有源材料层ACT的两个端部区域(例如，晶体管TR的有源材料层ACT的每个掺杂区)。另外，晶体管TR的第二源/漏电极SD2可以通过穿透层间绝缘层15、栅极绝缘层13和缓冲层12的另一接触孔电连接到下金属层BML。
数据线DTL可以将数据信号施加到包括在显示装置10中的另一晶体管(未示出)。尽管附图中未示出，但数据线DTL可以连接到其他晶体管的源/漏电极。
第二导电层16可以形成为由钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)中的任一种或其合金制成的单层或多层。然而，本公开不限于此。
钝化层17设置在第二导电层16上。钝化层17用于覆盖和保护第二导电层16。钝化层17可以包括诸如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)和氮氧化硅(SiON)的无机绝缘材料。
第三导电层18设置在钝化层17上。第三导电层18可以包括第一电源线VL1、第二电源线VL2和第一导电图案CDP。
高电位电压(或第一源电压)可以被供应到第一电源线VL1，并且低于供应到第一电源线VL1的高电位电压的低电位电压(或第二源电压)可以被供应到第二电源线VL2。第二电源线VL2可以电连接到第二电极22，以将低电位电压(第二源电源)供应到第二电极22。此外，用于对准发光元件ED的对准信号可以在显示装置10的制造工艺期间被施加到第二电源线VL2。
第一导电图案CDP可以通过穿透钝化层17的接触孔电连接到晶体管TR的第二源/漏电极SD2。第一导电图案CDP可以通过稍后将要描述的第一接触孔CT1电连接到第一电极21，以将从第一电源线VL1施加的第一源电压传输到第一电极21。
第三导电层18可以形成为由钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)中的任一种或其合金制成的单层或多层。然而，本公开不限于此。
过孔层19设置在第三导电层18上。过孔层19可以设置在其上设置有第三导电层18的钝化层17上。过孔层19可以用于使表面平坦化。过孔层19可以包括有机绝缘材料，例如，诸如聚酰亚胺(PI)的有机材料。
在下文中，将参照图2和图3详细描述设置在过孔层19上的发光元件层的结构。
发光元件层可以设置在电路元件层CCL的过孔层19上。发光元件层可以包括多个发光元件ED、第一堤IBK、第二堤OBK、第一电极21和第二电极22、第一接触电极41和第二接触电极42以及多个绝缘层51、52、53和54。
第一堤IBK可以设置在过孔层19上。第一堤IBK可以在平面图中具有在每个子像素SPX内沿第二方向DR2延伸的形状。第一堤IBK可以在由第二堤OBK分隔开的发射区域EMA内分离的同时终止，使得第一堤IBK不在第二方向DR2上延伸到相邻的子像素SPX。
第一堤IBK可以包括第一子堤IBK1和第二子堤IBK2。第一子堤IBK1和第二子堤IBK2可以在第一方向DR1上彼此面对并且彼此间隔开。例如，第一子堤IBK1可以在平面图中设置在发射区域EMA的左侧上，第二子堤IBK2可以在平面图中设置在发射区域EMA的右侧上。在彼此间隔开的第一子堤IBK1与第二子堤IBK2之间形成的分离空间可以提供设置多个发光元件ED的区域。
第一堤IBK(IBK1和IBK2)可以具有第一堤IBK的至少一部分相对于过孔层19的顶表面向上(例如，在第三方向DR3上的一侧)突出的结构。第一堤IBK的突出部分可以具有倾斜的侧表面。
第一堤IBK可以用于将从发光元件ED朝向第一堤IBK的倾斜侧表面发射的光的行进方向改变为向上方向(例如，显示方向)。换句话说，第一堤IBK可以用作提供设置发光元件ED的空间并且将从发光元件ED发射的光的行进方向改变为显示方向的反射分隔壁。
另一方面，尽管在附图中示出了第一堤IBK的侧表面以直线形状倾斜，但本公开不限于此。例如，第一堤IBK的侧表面(或外表面)可以具有弯曲的半圆形形状或半椭圆形形状。在示例性实施例中，第一堤IBK可以包括诸如聚酰亚胺(PI)的有机绝缘材料，但不限于此。
第一电极21和第二电极22可以设置在第一堤IBK和由第一堤IBK暴露的过孔层19上。具体地，第一电极21可以设置在第一子堤IBK1上，第二电极22可以设置在第二子堤IBK2上。
第一电极21和第二电极22中的每个可以在平面图中具有在第二方向DR2上延伸的形状。第一电极21和第二电极22可以彼此间隔开并且设置为在第一方向DR1上彼此面对。在平面图中，第一电极21和第二电极22的形状可以分别与第一子堤IBK1和第二子堤IBK2的形状基本上相似，但第一电极21和第二电极22的面积可以分别大于第一子堤IBK1和第二子堤IBK2的面积。
第一电极21可以在平面图中在第二方向DR2上延伸，以与第二堤OBK的在第一方向DR1上延伸的部分叠置。第一电极21可以通过穿过过孔层19的第一接触孔CT1与第一导电图案CDP接触。第一电极21可以通过第一导电图案CDP电连接到晶体管TR。
第二电极22可以在平面图中在第二方向DR2上延伸，以与第二堤OBK的在第一方向DR1上延伸的部分叠置。第二电极22可以通过穿透过孔层19的第二接触孔CT2与第二电源线VL2接触。
尽管附图示出了第一接触孔CT1和第二接触孔CT2与第二堤OBK叠置，但本公开不限于此。例如，第一接触孔CT1和第二接触孔CT2可以设置在由第二堤OBK围绕的发射区域EMA中，以不与第二堤OBK叠置。
在子像素SPX的第一区域CBA中，第一电极21和第二电极22可以分别与在第二方向DR2上相邻的子像素SPX中包括的其他电极21和22分离。第一电极21和第二电极22的这种形状可以在显示装置10的制造工艺期间在布置发光元件ED的工艺之后在将第一区域CBA中使电极21和22断开的工艺中形成。然而，本公开不限于此。在一些实施例中，第一电极21和第二电极22中的每个可以延伸到在第二方向DR2上相邻的子像素SPX以连续地设置，或者可以仅划分第一电极21和第二电极22中的一个。
布置在每个子像素SPX中的第一电极21和第二电极22的形状和布置不受特别限制，只要第一电极21和第二电极22的至少一部分彼此间隔开以形成其中设置发光元件ED的空间即可。在图2和图3中，针对每个子像素SPX设置一个第一电极21和一个第二电极22，但本公开不限于此，并且可以在子像素SPX中设置更多数量的第一电极21和更多数量的第二电极22。另外，设置在每个子像素SPX中的第一电极21和第二电极22的平面形状不限于在一个方向上延伸的形状，并且可以部分地弯曲或弯折。此外，其中的一个电极可以设置为围绕另一电极。
第一电极21可以设置在第一子堤IBK1上以覆盖第一子堤IBK1的外表面。第一电极21可以从第一子堤IBK1的侧表面向外延伸，以在第一子堤IBK1与第二子堤IBK2之间的区域中设置在过孔层19的顶表面的被第一子堤IBK1和第二子堤IBK2暴露的部分上。
第二电极22可以设置在第二子堤IBK2上以覆盖第二子堤IBK2的外表面。第二电极22可以从第二子堤IBK2的侧表面向外延伸，以在第一子堤IBK1与第二子堤IBK2之间的区域中设置在过孔层19的顶表面的被第一子堤IBK1和第二子堤IBK2暴露的部分上。第一电极21和第二电极22可以在第一方向DR1上彼此间隔开，使得过孔层19的一部分在第一子堤IBK1与第二子堤IBK2之间的区域中暴露。
第一电极21和第二电极22可以电连接到发光元件ED，并且预定电压可以被施加到第一电极21和第二电极22，使得发光元件ED发光。例如，第一电极21和第二电极22可以分别通过稍后将要描述的第一接触电极41和第二接触电极42电连接到设置在第一电极21与第二电极22之间的发光元件ED，并且施加到第一电极21和第二电极22的电信号可以分别通过第一接触电极41和第二接触电极42传输到发光元件ED。
第一电极21和第二电极22可以用于在子像素SPX中形成电场以对准发光元件ED。发光元件ED可以通过形成在第一电极21和第二电极22上的电场而设置在第一电极21与第二电极22之间。在示例性实施例中，可以通过喷墨印刷工艺将显示装置10的发光元件ED注入到电极21和22上。当包括发光元件ED的墨被注入到电极21和22上时，对准信号被施加到电极21和22以产生电场。通过在电极21和22上产生的电场接收介电泳力，分散在墨中的发光元件ED可以在电极21和22上对准。
第一电极21和第二电极22可以包含透明导电材料。例如，第一电极21和第二电极22中的每个可以包括诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和氧化铟锡锌(ITZO)的材料，但不限于此。在一些其他实施例中，第一电极21和第二电极22可以包括具有高反射率的导电材料。例如，第一电极21和第二电极22可以包括诸如银(Ag)、铜(Cu)或铝(Al)的金属作为具有高反射率的材料。在这种情况下，第一电极21和第二电极22可以反射从发光元件ED发射并朝向第一堤IBK(第一子堤IBK1和第二子堤IBK2)的侧表面行进的光，以在每个子像素SPX中在显示方向上行进。不限于此，第一电极21和第二电极22可以具有至少一个透明导电材料和至少一个具有高反射率的金属层堆叠的结构，或者可以形成为包括它们的一个层。在示例性实施例中，第一电极21和第二电极22可以具有诸如ITO/Ag/ITO、ITO/Ag/IZO或ITO/Ag/ITZO/IZO的堆叠结构，或者可以是包括铝(Al)、镍(Ni)、镧(La)等的合金。
第一绝缘层51可以设置在第一电极21和第二电极22上。第一绝缘层51可以设置在第一电极21和第二电极22上，以暴露第一电极21和第二电极22的至少一部分。第一绝缘层51可以整个形成在基底SUB的包括第一电极21与第二电极22之间的区域的一个表面上，以暴露第一电极21和第二电极22的一部分。
第一绝缘层51可以形成为具有台阶，使得其顶表面的一部分在第一电极21与第二电极22之间凹陷。第一绝缘层51可以形成为使得其顶表面的一部分由于通过设置在其下面的构件(例如，第一电极21和/或第二电极22)形成的台阶而凹陷。在一些实施例中，可以在发光元件30与第一绝缘层51的顶表面之间形成空的空间，该空的空间的一部分由于在第一电极21与第二电极22之间形成的台阶而凹陷。形成稍后将描述的第二绝缘层52的材料可以填充第一绝缘层51与发光元件ED之间的空的空间。然而，本公开不限于此，并且第一绝缘层51可以在第一电极21与第二电极22之间不具有台阶。例如，第一绝缘层51可以包括平坦的顶表面，以将发光元件ED设置在第一电极21与第二电极22之间。
第一绝缘层51可以在使第一电极21和第二电极22彼此绝缘的同时保护第一电极21和第二电极22。此外，可以防止设置在第一绝缘层51上的发光元件30由于与其他构件直接接触而损坏。
第二堤OBK可以设置在第一绝缘层51上。第二堤OBK的在平面图中沿第一方向DR1和第二方向DR2延伸的部分可以以网格图案布置。第二堤OBK可以跨每个子像素SPX的边界设置，以界定邻近的子像素SPX。
第二堤OBK可以形成为具有比第一堤IBK的高度大的高度。第二堤OBK可以用于在显示装置10的制造工艺中在用于对准发光元件ED的喷墨印刷工艺期间防止墨溢出到相邻的子像素SPX。在示例性实施例中，第二堤OBK可以包括诸如聚酰亚胺(PI)的有机绝缘材料，但不限于此。
发光元件ED可以在第一电极21与第二电极22之间设置在第一绝缘层51上，使得发光元件ED的一端定位在第一电极21上，而发光元件ED的另一端定位在第二电极22上。
发光元件ED可以具有在一个方向上延伸的形状。设置在第一电极21和第二电极22上的发光元件ED的延伸方向可以与第一电极21和第二电极22的延伸方向基本上垂直。然而，本公开不限于此。多个发光元件ED中的一些发光元件ED可以布置为使得其延伸方向与第一电极21和第二电极22的延伸方向基本上垂直，并且多个发光元件ED中的一些其他发光元件ED可以布置为使得其延伸方向与第一电极21和第二电极22的延伸方向倾斜。
第二绝缘层52可以部分地设置在发光元件ED上。第二绝缘层52可以设置在设置于第一电极21与第二电极22之间的发光元件ED上，以暴露发光元件ED的两端。第二绝缘层52可以设置为部分地围绕发光元件ED的外表面。第二绝缘层52可以用于保护发光元件ED并且还在显示装置10的制造工艺中固定发光元件ED。
第二绝缘层52的设置在发光元件ED上的部分可以在平面图中具有在第一电极21与第二电极22之间在第二方向DR2上延伸的形状。例如，第二绝缘层52可以在每个子像素SPX中形成线性或岛形状图案。
尽管附图中未示出，但构成第二绝缘层52的材料可以设置在第一电极21与第二电极22之间，并且填充发光元件ED与第一绝缘层51之间的通过如上所述的凹陷形成的空的空间。
第一接触电极41和第二接触电极42可以设置在第二绝缘层52上。第一接触电极41和第二接触电极42可以在平面图中具有沿一个方向延伸的形状。第一接触电极41和第二接触电极42中的每个可以具有在第二方向DR2上延伸的形状。第一接触电极41和第二接触电极42可以彼此间隔开并且设置为在第一方向DR1上彼此面对。
第一接触电极41可以设置在第一电极21上。第一接触电极41可以与被第一绝缘层51暴露的第一电极21接触，并且可以与发光元件ED的被第二绝缘层52暴露的一端接触。由于第一接触电极41与第一电极21和发光元件ED的一端接触，因此可以用于将发光元件ED电连接到第一电极21。
第三绝缘层53设置在第一接触电极41上。第三绝缘层53可以用于使第一接触电极41和第二接触电极42彼此电绝缘。第三绝缘层53可以设置为覆盖第一接触电极41，但可以不设置在发光元件ED的另一端上使得发光元件ED可以与第二接触电极42接触。
第二接触电极42可以设置在第二电极22上。第二接触电极42可以与被第一绝缘层51暴露的第二电极22接触，并且可以与发光元件ED的被第二绝缘层52和第三绝缘层53暴露的另一端接触。第二接触电极42可以与发光元件ED的另一端和第二电极22接触，以将发光元件ED电连接到第二电极22。
换句话说，发光元件ED的被第二绝缘层52暴露的一端可以通过第一接触电极41电连接到第一电极21，并且发光元件ED的另一端可以通过第二接触电极42电连接到第二电极22。
第一接触电极41和第二接触电极42可以包括导电材料。例如，它们可以包括ITO、IZO、ITZO、铝(Al)等。作为一个示例，第一接触电极41和第二接触电极42可以各自包括透明导电材料，但不限于此。
第四绝缘层54可以整个地设置在第一基底11上。第四绝缘层54可以用于保护设置在第一基底11上的构件免受外部环境的影响。
上述第一绝缘层51、第二绝缘层52、第三绝缘层53和第四绝缘层54可以包括无机绝缘材料或有机绝缘材料。在示例性实施例中，第一绝缘层51、第二绝缘层52、第三绝缘层53和第四绝缘层54可以包括诸如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氧化铝(AlxOy)、氮化铝(AlN)等的无机绝缘材料。可选择地，它们可以包括诸如丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚苯树脂、聚苯硫醚树脂、苯并环丁烯、卡多树脂、硅氧烷树脂、倍半硅氧烷树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯-聚碳酸酯合成树脂等的有机绝缘材料。然而，本公开不限于此。
图4是根据一个实施例的发光元件的示意性透视图。图5是沿着图4的线V-V'截取的剖视图。
作为颗粒元件的发光元件ED可以具有在一个方向上延伸的形状。发光元件ED可以呈具有预定长宽比的棒形状、管形状或圆柱形状。发光元件ED的长度可以大于发光元件ED的直径，并且长宽比可以是1.2：1至100:1，但本公开不限于此。
发光元件ED可以具有纳米级(等于或大于1nm且小于1μm)至微米级(等于或大于1μm且小于1mm)的尺寸。在一个实施例中，发光元件ED的直径和长度两者可以是纳米级或微米级。在一些其他实施例中，发光元件ED的直径可以是纳米级，而发光元件ED的长度可以是微米级。在一些实施例中，发光元件ED中的一些可以具有纳米级的直径和/或长度，而发光元件ED中的一些其他发光元件ED可以具有微米级的直径和/或长度。
发光元件ED可以包括无机发光二极管。无机发光二极管可以包括多个半导体层。例如，无机发光二极管可以包括第一导电型(例如，n型)半导体层、第二导电型(例如，p型)半导体层和介于其间的活性半导体层。活性半导体层可以分别从第一导电型半导体层和第二导电型半导体层接收空穴和电子，并且已经到达活性半导体层的空穴和电子可以结合以发光。
参照图4和图5，根据一个实施例的发光元件ED包括具有上述多个半导体层的发光元件芯300和围绕发光元件芯300的外周表面的多个绝缘层380(381和382)。
发光元件芯300可以具有在一个方向X上延伸的形状。发光元件芯300的形状可以遵循发光元件ED的形状。发光元件芯300的形状可以是与发光元件ED的形状相似的棒形状或圆柱形状。
发光元件芯300可以包括在作为发光元件ED的纵向方向的一个方向X上顺序堆叠的第一半导体层310、元件活性层330和第二半导体层320。第一半导体层310、元件活性层330和第二半导体层320可以分别是上述第一导电型半导体层、活性半导体层和第二导电型半导体层。
在下文中，在发光元件ED的结构描述中，为了简化描述，术语“向上”或“上侧”是指作为发光元件ED或发光元件芯300的延伸方向的一个方向X的一侧，并且术语“顶表面”是指朝向一个方向X的一侧的表面。此外，术语“向下”和“下侧”是指作为发光元件ED的延伸方向的一个方向X的另一侧，并且术语“底表面”是指朝向一个方向X的另一侧的表面。
第一半导体层310可以是掺杂有第一导电型的掺杂剂的半导体层。第一导电型的掺杂剂可以是Si、Ge、Sn等。在示例性实施例中，第一半导体层310可以是掺杂有n型Si的n-GaN。
第二半导体层320可以设置在第一半导体层310上，且元件活性层330介于其间。第二半导体层320可以在一个方向X上与第一半导体层310间隔开。
第二半导体层320可以是掺杂有第二导电型掺杂剂的半导体层。第二导电型掺杂剂可以是Mg、Zn、Ca、Se、Ba等。在示例性实施例中，第二半导体层320可以是掺杂有p型Mg的p-GaN。
同时，尽管在附图中示出了第一半导体层310和第二半导体层320被构造为单层，但本公开不限于此。根据一些实施例，根据元件活性层330的材料，第一半导体层310和第二半导体层320还可以包括更大数量的层，诸如包覆层或拉伸应变势垒减小(TSBR)层。
元件活性层330可以设置在第一半导体层310与第二半导体层320之间。元件活性层330可以包括具有单量子阱结构或多量子阱结构的材料。如上所述，元件活性层330可以根据通过第一半导体层310和第二半导体层320施加的电信号通过电子-空穴对的结合来发光。
在一些实施例中，元件活性层330可以具有其中具有大能带隙的半导体材料和具有小能带隙的半导体材料交替堆叠的结构，并且可以根据所发射的光的波段包括其他III族至V族半导体材料。
从元件活性层330发射的光可以通过发光元件ED的两个侧表面以及纵向方向上的外表面投射。也就是说，从元件活性层330发射的光的方向性不限于一个方向。
发光元件芯300还可以包括设置在第二半导体层320上的电极层370。电极层370可以与第二半导体层320接触。电极层370可以是欧姆接触电极。然而，电极层370不限于此，并且可以是肖特基接触电极。同时，尽管附图示出了电极层370的顶表面具有平坦表面，但本公开不限于此。例如，电极层370的顶表面可以包括表面粗糙度。稍后将参照另一附图描述电极层370的顶表面包括预定表面粗糙度的实施例的描述。
当发光元件ED的两端电连接到第一电极21和第二电极22(或第一接触电极41和第二接触电极42)以将电信号施加到第一半导体层310和第二半导体层320时，因为电极层370设置在第二半导体层320与电极之间，所以电极层370可以用于减小电阻。
电极层370可以包括导电金属。例如，电极层370可以包括铝(Al)、钛(Ti)、铟(In)、金(Au)、银(Ag)、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和氧化铟锡锌(ITZO)中的至少一种。此外，电极层370可以包括n型或p型掺杂的半导体材料。
绝缘层380可以设置为围绕发光元件芯300的外周表面。绝缘层380可以包括第一绝缘层381和第二绝缘层382。
第一绝缘层381可以设置为围绕发光元件芯300的外周表面(或侧表面)。具体地，第一绝缘层381可以设置为围绕发光元件芯300的第一半导体层310、元件活性层330和第二半导体层320的外周表面(或侧表面)。第一绝缘层381可以设置为与第一半导体层310、元件活性层330和第二半导体层320的侧表面直接接触。第一绝缘层381的一部分也可以设置在发光元件芯300的电极层370的侧表面上。第一绝缘层381可以形成为围绕构件的侧表面并且在发光元件ED延伸所沿的一个方向X上延伸。
第一绝缘层381可以用于保护构件(例如，第一半导体层310、元件活性层330、第二半导体层320和电极层370)。另外，由于第一绝缘层381设置为围绕元件活性层330的侧表面，并且包括能够使可能在元件活性层330与第一绝缘层381之间的界面处发生的载流子损失最小化的材料，因此第一绝缘层381可以用于防止发光元件ED的光效率的降低。
第一绝缘层381可以包括具有第一固定电荷和绝缘性质的材料(例如，SiOx、SiNx、SiON、SiOxNy、AlxOy、HfO2、SiO2、TiO2、SrTiO3、Ta2O5、Gd2O3、ZrO2、Ga2O3、V2O5、Co3O4、ZnO、ZnO:Al、ZnO:B、In2O3:H、WO3、MoO3、Nb2O5、NiO、MgO、RuO2、MgF2、AlF3、烷氧基铝(Alucone)、TiN、TaN、Si3N4、AlN、GaN、WN、HfN、NbN、GdN、VN和ZrN)中的至少一种。由于围绕构件的第一绝缘层381包括绝缘材料，因此能够防止在元件活性层330与第一电极21或第二电极22直接接触时可能发生的电短路。另外，由于第一绝缘层381保护发光元件ED的外周表面以及元件活性层330，因此能够防止由于在显示装置10的制造工艺中可能发生的发光元件ED的损坏而导致的发光效率的降低，这将稍后描述。
第一绝缘层381的厚度d1可以在5nm至100nm的范围内，但不限于此。
第二绝缘层382可以设置为围绕第一绝缘层381的外周表面。第二绝缘层382可以设置为围绕第一绝缘层381的外周表面，以执行保护第一绝缘层381的功能。例如，第二绝缘层382可以设置为围绕第一绝缘层381，因此第二绝缘层382可以用于防止发光元件ED的第一绝缘层381在显示装置10的制造工艺期间在形成第二绝缘层52和/或第三绝缘层53的工艺中被损坏，这将稍后描述。图4和图5示出了第二绝缘层382设置为完全地覆盖第一绝缘层381的外周表面，但本公开不限于此。例如，第二绝缘层382可以在发光元件ED的设置有电极层370的一端处暴露第一绝缘层381的外周表面的一部分。稍后将参照其他附图给出其描述。
根据一个实施例，第二绝缘层382可以具有绝缘性质，并且还包括具有与第一绝缘层381中包括的材料的第一固定电荷(Qf)不同的第二固定电荷的材料。稍后将详细描述第一绝缘层381与第二绝缘层382的固定电荷之间的相对关系。例如，第二绝缘层382可以包括被列出为第一绝缘层381可以包括的材料的绝缘材料中的至少一种。
在示例性实施例中，当第一绝缘层381包括具有第一固定电荷的氧化硅(SiOx)时，第二绝缘层382可以包括具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的氧化铝(AlxOy)。然而，本公开不限于此，并且第一绝缘层381和第二绝缘层382可以包括被列出为具有绝缘性质的材料的材料之中的具有彼此不同的固定电荷的材料。
第二绝缘层382的厚度d2可以在5nm至100nm的范围内，但不限于此。
尽管附图示出了第一绝缘层381的厚度d1和第二绝缘层382的厚度d2相同，但本公开不限于此。在一些实施例中，第一绝缘层381的厚度d1可以与第二绝缘层382的厚度d2不同。例如，第一绝缘层381的厚度d1可以大于第二绝缘层382的厚度d2。可选择地，第一绝缘层381的厚度d1可以小于第二绝缘层382的厚度d2。
在下文中，将描述第一绝缘层381和第二绝缘层382中包括的材料的固定电荷之间的相对关系以及元件活性层330与第一绝缘层381之间的关系。在以下描述中，术语“固定电荷”不是指绝缘层381和382中的每个中包含的电荷的总量，而是指与每个绝缘层381、382的界面(表面)相邻的区域中的固定电荷的密度。固定电荷的单位可以是“cm-2”。当固定电荷具有正(+)值时，其可以具有正固定电荷，并且当它具有负(-)值时，它可以具有负固定电荷。
另一方面，发光元件ED的效率可以取决于发光的元件活性层330和第一绝缘层381彼此接触的界面(或表面)的特性。例如，由于载流子从元件活性层330移动到第一绝缘层381，发光元件ED的效率可能受到在发光的元件活性层330和第一绝缘层381彼此接触的界面(或表面)处的损耗的影响。因此，为了防止因元件活性层330与第一绝缘层381彼此接触的界面处的载流子移动或电子-空穴复合而引起的损失，设置为围绕元件活性层330的侧面的第一绝缘层381中包括的材料可以是具有第一固定电荷且具有载流子难以从元件活性层330移动到第一绝缘层381的性质的材料。
第一绝缘层381的第一固定电荷可以是负固定电荷或正固定电荷。在示例性实施例中，当第一固定电荷是负固定电荷时，可以在第一绝缘层381与元件活性层330之间的界面处形成负固定电荷层。因此，由于第一绝缘层381的界面具有负电荷性质，因此可以防止载流子(例如电子)从元件活性层330移动到第一绝缘层381。因此，由于载流子在元件活性层330与第一绝缘层381之间的界面处从元件活性层330移动到第一绝缘层381而引起的载流子损失减少，从而可以改善发光元件ED的发光效率。然而，本公开不限于此，并且第一固定电荷可以具有正固定电荷。
如上所述，第二绝缘层382可以包括具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料。也就是说，包括在第一绝缘层381中的材料的固定电荷可以与包括在第二绝缘层382中的材料的固定电荷不同。
在示例性实施例中，第一固定电荷的极性可以与第二固定电荷的极性相同。例如，当第一固定电荷和第二固定电荷具有正(+)固定电荷时，第一固定电荷的绝对值可以小于第二固定电荷的绝对值。在一些其它实施例中，当第一固定电荷和第二固定电荷具有负(-)固定电荷时，第一固定电荷的绝对值可以大于第二固定电荷的绝对值。然而，本公开不限于此。在以下描述中，“固定电荷的大小大”的事实可以意味着固定电荷的绝对值大。
在一些实施例中，第一固定电荷的极性可以与第二固定电荷的极性不同。例如，第一固定电荷的极性可以为负(-)，第二固定电荷的极性可以为正(+)。也就是说，第一固定电荷可以具有负固定电荷，第二固定电荷可以具有正固定电荷。在与元件活性层330的侧面接触的同时围绕元件活性层330的第一绝缘层381包括具有负固定电荷的材料，或者具有其绝对值小的正固定电荷的材料，因此能够防止载流子从元件活性层330移动到第一绝缘层381。因此，能够防止由于在第一绝缘层381与元件活性层330之间的界面处可能发生的载流子损失而导致的发光元件ED的效率降低。
如上所述，当第一绝缘层381包括具有第一固定电荷的氧化硅(SiOx)并且第二绝缘层382包括具有第二固定电荷的氧化铝(AlxOy)时，第一固定电荷和第二固定电荷可以具有正固定电荷并且第一固定电荷的大小可以小于第二固定电荷的大小。可选择地，第一固定电荷可以具有负固定电荷，并且第二固定电荷可以具有正固定电荷。相似地，第一固定电荷和第二固定电荷可以具有负固定电荷，并且第一固定电荷的大小可以大于第二固定电荷的大小。
第二绝缘层382可以包括具有与第一绝缘层381的材料的固定电荷不同的固定电荷的材料，从而改善了包括在显示装置10中的发光元件ED的发光特性。而且，第二绝缘层382可以包括相对于相同蚀刻剂具有与第一绝缘层381的蚀刻选择性不同的蚀刻选择性的材料。由于第二绝缘层382包括相对于相同蚀刻剂具有与第一绝缘层381的蚀刻选择性不同的蚀刻选择性的材料，因此第二绝缘层382可以防止第一绝缘层381在显示装置10的制造工艺期间被在用于形成设置在发光元件ED上的多个绝缘层(例如，第二绝缘层52/第三绝缘层53和第四绝缘层54(见图3))的工艺中使用的蚀刻剂损坏。稍后将参照图6给出其详细描述。
图4和图5示出了第一绝缘层381和第二绝缘层382形成为覆盖从第一半导体层310的侧表面到电极层370的侧表面的区域，但本公开不限于此。第一绝缘层381和/或第二绝缘层382可以设置为在暴露电极层370的侧表面的至少一部分的同时覆盖第一半导体层310、第二半导体层320和元件活性层330的侧表面。而且，第一绝缘层381和/或第二绝缘层382可以形成为在剖视图中在与发光元件ED的至少一端相邻的区域中具有圆滑的顶表面。
而且，在一些实施例中，第二绝缘层382的外周表面可以被表面处理。如上所述，可以以分散在溶液中的状态施用发光元件ED，以在第一电极21与第二电极22之间对准。在这种情况下，为了保持发光元件ED处于分散状态而不与相邻的其它发光元件ED在溶液中聚集，第二绝缘层382的表面被处理为具有疏水性或亲水性，使得发光元件ED可以在溶液中保持彼此分散。因此，当发光元件ED对准时，发光元件ED可以在第一电极21与第二电极22之间不彼此聚集地对准。
图6是示出图3的部分Q的示例的放大视图。
参照图3和图6，发光元件ED可以设置在第一基底11上。发光元件ED可以在第一电极21与第二电极22之间设置在第一绝缘层51上。在穿过发光元件ED的两端的剖面中，第一半导体层310、元件活性层330、第二半导体层320和电极层370可以在与第一基底11的一个表面平行的方向上顺序地形成，第一绝缘层381和第二绝缘层382可以在与第一基底11的一个表面垂直的方向上形成。
发光元件ED的第一绝缘层381可以设置为围绕第一半导体层310、元件活性层330、第二半导体层320和电极层370的侧表面，并且第二绝缘层382可以设置为围绕第一绝缘层381。因此，设置在第一电极21与第二电极22之间且同时其两端分别定位在第一电极21和第二电极22上方的发光元件ED的外表面可以是第二绝缘层382。第二绝缘层382的部分可以分别与设置在其下面的第一绝缘层51和设置在其上方的第二绝缘层52接触。
发光元件ED的被第二绝缘层52暴露的两端可以与第一接触电极41和第二接触电极42接触。具体地，发光元件ED的被第二绝缘层52暴露的第二绝缘层382和电极层370可以与第一接触电极41接触，发光元件ED的被第二绝缘层52暴露的第二绝缘层382和第一半导体层310可以与第二接触电极42接触。因此，在第一接触电极41和第二接触电极42与第二绝缘层382彼此接触的区域中，第二绝缘层382可以介于第一接触电极41和第二接触电极42与第一绝缘层381之间。
发光元件ED的第一绝缘层381可以设置为围绕第一半导体层310、元件活性层330、第二半导体层320和电极层370的侧表面以保护构件。另外，由于发光元件ED的第一绝缘层381包括具有第一固定电荷的材料，因此可以防止由于载流子从元件活性层330移动到第一绝缘层381而导致的电子-空穴结合的泄漏。因此，包括具有第一固定电荷的材料的第一绝缘层381形成为围绕第一半导体层310、元件活性层330、第二半导体层320和电极层370的侧表面，从而使构件与外部构件绝缘并且保护构件免受外部构件的影响，并且防止发光元件ED的发光效率的降低。
发光元件ED的第二绝缘层382可以设置为围绕第一绝缘层381，因此第二绝缘层382可以用于保护第一绝缘层381。例如，在显示装置10的制造工艺期间，发光元件ED的外表面可以暴露于在形成第二绝缘层52和/或第三绝缘层53的工艺中使用的蚀刻剂。具体地，发光元件ED的第二绝缘层382可以暴露于在形成第二绝缘层52和/或第三绝缘层53的工艺中使用的蚀刻剂。第二绝缘层382可以包括具有与包括在第一绝缘层381中的材料的第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料。因此，由于第二绝缘层382包括与第一绝缘层381的材料不同的材料，例如，具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料，因此第二绝缘层382可以保护第一绝缘层381免受蚀刻剂的影响。
在该实施例中，由于显示装置10包括包含具有上述第一固定电荷的第一绝缘层381的发光元件ED，因此可以改善发光元件ED的亮度劣化。另外，由于发光元件ED包括在围绕第一绝缘层381的同时具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的第二绝缘层382，因此第二绝缘层382可以在形成显示装置10的多个绝缘层的工艺中保护第一绝缘层381。因此，在这种情况下，即使当将第二绝缘层52(或第三绝缘层53)图案化的工艺中使用的蚀刻剂相对于第二绝缘层52(或第三绝缘层53)的蚀刻选择性与其相对于第一绝缘层381的蚀刻选择性相似时，包括与第一绝缘层381的材料不同的材料的第二绝缘层382可以在显示装置10的制造工艺中保护第一绝缘层381。因此，由于显示装置10包括具有改善的亮度效率的发光元件ED，因此可以改善显示装置10的光输出效率。
图7是示出根据一个实施例的制造发光元件的方法的流程图。
参照图7，根据一个实施例的制造发光元件ED的方法可以包括：在基体基底的一个表面上形成芯结构(步骤S100)；使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)在芯结构上形成包括具有第一固定电荷的材料的第一绝缘材料层(步骤S200)；在第一绝缘材料层上形成包括具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料的第二绝缘材料层(步骤S300)；通过部分地去除第一绝缘材料层和第二绝缘材料层而暴露芯结构的顶表面来形成元件棒(步骤S400)；以及将元件棒与基体基底分离(步骤S500)。
在该实施例中，围绕发光元件芯300的侧表面的第一绝缘层381可以通过以下步骤形成：使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成第一绝缘材料层；在第一绝缘材料层上形成第二绝缘材料层；以及在随后的工艺中竖直蚀刻第一绝缘材料层和第二绝缘材料层以部分地去除它们并暴露发光元件芯300的顶表面。在下文中，将参照图8至图14描述根据一个实施例的发光元件ED的制造工艺。
图8至图14是示出根据一个实施例的发光元件的制造工艺的剖视图。
首先，在基体基底的一个表面上形成芯结构(图7的步骤S100)。
在基体基底1100的一个表面上形成芯结构300'的步骤S100可以包括：制备基体基底1100；在基体基底1100上形成第一堆叠结构3000；以及通过在与基体基底的顶表面垂直的方向上蚀刻第一堆叠结构3000来形成多个芯结构300'。
具体地，参照图8，制备基体基底1100。
在以下内容中，在示出发光元件ED的制造工艺的实施例的附图中限定了第四方向DR4和第五方向DR5。第四方向DR4和第五方向DR5可以彼此垂直。第五方向DR5可以是与作为形成在基体基底1100上的发光元件ED的延伸方向的一个方向X平行的方向。在描述发光元件ED的制造工艺的实施例中，除非另有说明，否则“向上”指示第五方向DR5的一侧(即，发光元件ED的多个半导体层从基体基底1100的一个表面(或顶表面)堆叠所沿的方向)，并且“顶表面”指示朝向第五方向DR5的一侧的表面。此外，术语“向下”是指第五方向DR5的另一侧，并且术语“底表面”是指朝向第五方向DR5的另一侧的表面。
基体基底1100可以包括蓝宝石基底(AlxOy)或诸如玻璃的透明基底。在示例性实施例中，基体基底1100可以是蓝宝石基底(AlxOy)。
包括在发光元件ED中的多个半导体层可以形成在基体基底1100的一个表面上。包括在发光元件ED中的多个半导体层可以通过在基体基底1100上形成籽晶并通过外延方法使其生长来形成。半导体层可以通过电子束沉积、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体激光沉积(PLD)、双型热蒸发、溅射或金属有机化学气相沉积(MOCVD)形成。
接着，可以在基体基底1100的一个表面(或顶表面)上形成缓冲材料层1200。缓冲材料层1200可以用于减小基体基底1100与稍后将要描述的第一半导体材料层3100(见图9)之间的晶格常数差。缓冲材料层1200可以包括未掺杂的半导体。缓冲材料层1200可以包括与稍后将要描述的第一半导体材料层3100相同的材料，但可以包括未掺杂有第一导电型掺杂剂或第二导电型掺杂剂(例如，n型或p型掺杂剂)的材料。尽管附图示出了缓冲材料层1200堆叠为单层，但缓冲材料层1200可以由多层形成。
根据基体基底1100的类型，可以省略缓冲材料层1200。
接着，在基体基底1100上方形成第一堆叠结构3000。
参照图9，在缓冲材料层1200形成在基体基底1100上的示例性实施例中，在缓冲材料层1200上形成包括顺序堆叠在其中的第一半导体材料层3100、元件活性材料层3300、第二半导体材料层3200和电极材料层3700的第一堆叠结构3000。包括在第一堆叠结构3000中的多个材料层可以通过执行常规工艺来形成。
包括在第一堆叠结构3000中的多个层可以与包括在根据一个实施例的发光元件ED中的各个层对应。具体地，第一堆叠结构3000的第一半导体材料层3100、元件活性材料层3300、第二半导体材料层3200和电极材料层3700可以分别与发光元件ED的第一半导体层310、元件活性层330、第二半导体层320和电极层370对应，并且可以包括与各个层中包括的材料相同的材料。
随后，蚀刻第一堆叠结构3000以形成在基体基底1100上方彼此间隔开的多个芯结构300'。
参照图10，通过在与基体基底1100的一个表面垂直的方向(即，第五方向DR5)上蚀刻第一堆叠结构3000来形成彼此间隔开的多个芯结构300'。在用于形成芯结构300'的蚀刻工艺中，蚀刻图9的第一半导体材料层3100以在基体基底1100上方保持具有预定厚度，使得第一半导体材料层3100的一部分可以被蚀刻以变成图案化的多个第一半导体层310，并且其其他部分可以保持未蚀刻以变成第一半导体连接层310'。
可以通过常规方法执行蚀刻第一堆叠结构3000以形成芯结构300'的蚀刻工艺。在示例性实施例中，可以通过在第一堆叠结构3000上形成蚀刻掩模层并且在与基体基底1100的一个表面垂直的方向(例如，第五方向DR5)上沿着蚀刻掩模层蚀刻第一堆叠结构3000来形成芯结构300'。
例如，可以通过干法蚀刻、湿法蚀刻、反应离子蚀刻(RIE)、电感耦合等离子体反应离子蚀刻(ICP-RIE)等来执行蚀刻第一堆叠结构3000以形成芯结构300'的蚀刻工艺。在示例性实施例中，可以通过将干法蚀刻方法和湿法蚀刻方法混合来执行形成芯结构300'以使芯结构300'的侧表面与基体基底1100的一个表面垂直的蚀刻工艺。具体地，通过作为各向异性蚀刻的干法蚀刻方法在第五方向DR5上蚀刻第一堆叠结构3000，然后通过作为各向同性蚀刻的湿法蚀刻方法执行蚀刻工艺，使得由蚀刻第一堆叠结构3000产生的结构的横向侧(或侧表面)布置在与基体基底1100的一个表面垂直的平面上，从而形成多个芯结构300'。
多个芯结构300'可以在第一半导体连接层310'上彼此间隔开。芯结构300'中的每个可以包括在向上方向(第五方向DR5)上顺序堆叠在第一半导体连接层310'上的第一半导体层310、元件活性层330、第二半导体层320和电极层370。
第一半导体层310可以与第一半导体连接层310'成一体。第一半导体层310可以具有从整个地设置在缓冲材料层1200上的第一半导体连接层310'沿第五方向DR5突出的结构。也就是说，第一半导体层310和第一半导体连接层310'可以包括相同的材料并且彼此一体地形成，并且可以呈具有不同台阶的结构。因此，形成在第一半导体连接层310'上的芯结构300'的第一半导体层310可以通过第一半导体连接层310'成一体以彼此物理连接和/或电连接。
接着，使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)在多个芯结构300'上形成包括具有第一固定电荷的材料的第一绝缘材料层3810(图7的步骤S200)。
参照图11，在芯结构300'的外表面上形成第一绝缘材料层3810。由于第一绝缘材料层3810形成在基体基底1100的整个表面上方，因此第一绝缘材料层3810不仅可以形成在芯结构300'的外表面上，而且可以形成在第一半导体连接层310'的被芯结构300'暴露的顶表面上。芯结构300'的外表面可以包括芯结构300'的侧表面和顶表面。
第一绝缘材料层3810可以通过后续工艺与发光元件ED的第一绝缘层381对应。因此，第一绝缘材料层3810可以包括第一绝缘层381中包括的材料，即，具有第一固定电荷的绝缘材料。例如，第一绝缘材料层3810可以包括被列出为第一绝缘层381可以包括的材料的绝缘材料中的至少一种。在示例性实施例中，第一绝缘材料层3810可以包括具有第一固定电荷的氧化硅(SiOx)。
在一个实施例中，可以使用在芯结构300'的外表面上涂覆或浸渍绝缘材料的方法等来形成第一绝缘材料层3810。在一个实施例中，可以使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)来形成第一绝缘材料层3810。
在第一绝缘材料层3810包括具有第一固定电荷的氧化硅(SiOx)的示例性实施例中，通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)工艺形成第一绝缘材料层3810的步骤可以包括：在芯结构300'上提供前体；吹扫；在芯结构300'上提供反应性气体；在芯结构上产生反应性气体的等离子体；以及吹扫。
首先，可以在芯结构300'上提供前体。具体地，在第一绝缘材料层3810包括氧化硅(SiOx)的示例性实施例中，前体可以包括含硅前体。然后，提供吹扫气体以去除可能残留在反应器中的未反应材料和副产物。随后，可以将反应性气体提供到芯结构300'上。反应性气体可以包括氧气。然后，可以将电力供应到芯结构300'以产生等离子体。用于产生等离子体的电力可以是200W，并且工艺温度可以在150℃至250℃的范围内，但本公开不限于此。此后，提供吹扫气体以去除可能残留在反应器中的未反应材料和副产物。
接着，在第一绝缘材料层3810上形成包括具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料的第二绝缘材料层3820(图7的步骤S300)。
参照图12，第二绝缘材料层3820形成在第一绝缘材料层3810的外表面上。第二绝缘材料层3820可以形成在第一绝缘材料层3810的整个表面上。
第二绝缘材料层3820可以包括具有与第一绝缘材料层3810的第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料。可以使用在第一绝缘材料层3810的外表面上涂覆或浸渍绝缘材料的方法等来形成第二绝缘材料层3820。例如，第二绝缘材料层3820可以通过热原子层沉积(热ALD)或等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成。
同时，尽管附图示出了第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820分别通过单独的沉积工艺形成，但本公开不限于此。第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820可以通过在一个工艺中同时沉积来形成。在这种情况下，与第一绝缘材料层3810相似，可以使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成第二绝缘材料层3820。
第二绝缘材料层3820可以与发光元件ED的第二绝缘层382对应。因此，第二绝缘材料层3820可以包括第二绝缘层382中包括的材料，即，具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的绝缘材料。第二绝缘材料层3820可以包括与第一绝缘材料层3810的材料不同的材料。例如，第二绝缘材料层3810可以包括被列出为第一绝缘层381可以包括的材料的绝缘材料之中的具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的绝缘材料。在示例性实施例中，第二绝缘材料层3820可以包括具有第二固定电荷的氧化铝(AlxOy)。
接着，部分地去除第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820以暴露芯结构300'的顶表面，从而形成元件棒ROD(图7的步骤S400)。
参照图13，元件棒ROD可以包括芯结构300'、围绕芯结构300'的侧表面的第一绝缘层381和围绕第一绝缘层381的外周表面的第二绝缘层382。
为了将发光元件ED的第一半导体层310和第二半导体层320电连接到上述接触电极41和42，需要去除设置在发光元件ED的两端处的绝缘层以暴露发光元件ED的两个端表面。因此，可以去除图12中所示的形成在芯结构300'的顶表面上的第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820，以暴露芯结构300'的顶表面，从而形成元件棒ROD。可以执行作为各向异性蚀刻的诸如回蚀刻或干法蚀刻的工艺，以去除第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820的部分。
接着，将元件棒ROD从基体基底1100分离(图7的步骤S500)。
参照图14，根据一个实施例的发光元件ED可以通过从基体基底1100去除包括芯结构300'、第一绝缘层381和第二绝缘层382的元件棒ROD来制造，芯结构300'、第一绝缘层381和第二绝缘层382与包括第一绝缘层381、第二绝缘层382以及包含第一半导体层310、元件活性层330、第二半导体层320和电极层370的发光元件芯300的发光元件ED的各个构件对应。
从基体基底1100分离元件棒ROD的方法没有特别限制。从基体基底1100分离元件棒ROD的工艺可以通过物理分离方法或化学分离方法来执行。
图15是当第一绝缘层包括氧化硅(SiOx)时比较根据分别通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)和热原子层沉积(热ALD)形成的第一绝缘层的发光元件的发光特性的曲线图。
在图15的曲线图中，X轴表示当电信号被施加到发光元件ED时的时间，Y轴表示从发光元件ED发射的光的亮度强度。在参照图15示出了当电信号被施加到发光元件ED时根据时间的光的亮度强度的曲线图的以下描述中，为了简化描述，“光的亮度强度”将被称为“光的亮度”。如图15中所示，当电信号被施加到发光元件ED时，从发光元件ED发射的光可以根据当施加电信号时的时间而具有不同的亮度分布。图15中示出的线A1和线B1中的每条示出了根据第一绝缘层381包括氧化硅(SiOx)并且第二绝缘层382包括氧化铝(AlxOy)的示例性实施例的发光元件ED的光的亮度分布。
图15的线A1示出了在使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成包括氧化硅(SiOx)的第一绝缘层381并且使用热原子层沉积(热ALD)形成包括氧化铝(AlxOy)的第二绝缘层382的发光元件ED的情况下，当施加电信号时，根据时间的光的亮度分布。图15的线B1示出了在使用热原子层沉积(热ALD)形成包括氧化硅(SiOx)的第一绝缘层381以及包括氧化铝(AlxOy)的第二绝缘层382的发光元件ED的情况下，当施加电信号时，根据时间的光的亮度分布。
参照图15的线A1，在使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成第一绝缘层381并且使用热原子层沉积(热ALD)形成第二绝缘层382的发光元件ED的情况(线A1)下，在电信号被施加到发光元件ED之后随着时间的推移，从发光元件ED发射的光的亮度可以增加，并且在具体时间之后可以具有稳定的分布。
参照图15的线B1，在使用热原子层沉积(热ALD)形成第一绝缘层381和第二绝缘层382的发光元件ED的情况(线B1)下，在电信号被施加到发光元件ED之后随着时间的推移，从发光元件ED发射的光的亮度可以降低，并且在具体时间之后可以具有稳定的分布。
线A1和线B1的初始亮度值(即，当电信号施加时间为0时的亮度值)可以彼此不同。如图15中所示，线A1的初始亮度值可以大于线B1的初始亮度值。因此，由于上升线A1的初始亮度值大于下降线B1的初始亮度值，因此随时间增加的线A1的亮度值可以大于曲线图B1的亮度值。也就是说，线A1的发光元件ED可以具有比线B1的发光元件ED高的发光效率和可靠性。
如图15中所示，看到的是，通过使用热原子层沉积(热ALD)以相同方式形成第二绝缘层382的发光元件ED的光的亮度分布可以根据形成第一绝缘层381的工艺是等离子体原子层沉积(PEALD)还是热原子层沉积(热ALD)而不同。也就是说，发光元件ED的发光性能可以取决于第一绝缘层381的沉积方法。
当通过原子层沉积(ALD)执行形成第一绝缘层381的工艺时，第一绝缘层381的薄膜特性可以取决于能量源是热能还是热能和等离子体。也就是说，发光元件ED的发光特性可以取决于形成第一绝缘层381的工艺是等离子体增强原子层沉积(PEALD)还是热原子层沉积(热ALD)。例如，在沉积第一绝缘材料层3810以形成第一绝缘层381的工艺(见图11)中，由于与使用热原子层沉积(热ALD)的情况相比在使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)的情况下反应性相对高，因此第一绝缘层381可以具有高膜密度和/或大表面粗糙度。因此，通过使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成第一绝缘层381来制造发光元件ED，使得可以改善第一绝缘层381的诸如膜密度和/或表面粗糙度的薄膜特性，并且因此可以改善发光元件ED的发光特性。
在根据一个实施例的制造发光元件ED的方法中，由于使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成包括具有第一固定电荷的材料的包括氧化硅SiOx的第一绝缘层381，因此可以改善发光元件ED的亮度特性。因此，还可以改善包括具有改善的亮度特性的发光元件ED的显示装置10的显示质量。
在下文中，将参照其他附图描述与包括根据一个实施例的发光元件ED的显示装置相关的其他实施例。在以下实施例中，将省略或简化与上述实施例相同的组件的描述，并且将主要描述区别。
图16是示出图3的部分Q的另一示例的放大视图。
参照图16，本实施例与图6的实施例的不同之处在于省略了第三绝缘层53。
具体地，第一接触电极41和第二接触电极42可以直接设置在第二绝缘层52上。第一接触电极41和第二接触电极42可以在第二绝缘层52上彼此间隔开，以暴露第二绝缘层52的一部分。被第一接触电极41和第二接触电极42暴露的第二绝缘层52可以在被暴露的区域中接触第四绝缘层54。
在本实施例中，即使当在显示装置10中省略了第三绝缘层53时，第二绝缘层52可以包括有机绝缘材料以执行固定发光元件ED的功能。另外，第一接触电极41和第二接触电极42可以通过单个掩模工艺同时图案化和形成。因此，由于不需要额外的掩模工艺来形成第一接触电极41和第二接触电极42，因此可以改善工艺效率。除了省略了第三绝缘层53之外，本实施例与图6的实施例相同，因此将省略冗余描述。
图17是示出图3的部分Q的又一示例的放大视图。
参照图17，本实施例与图6的实施例的不同之处在于：在显示装置10中包括的发光元件ED_1中，发光元件ED_1的第二绝缘层382_1被部分地去除，并且第一接触电极41和第二接触电极42与定位在发光元件ED的两端处的第一绝缘层381接触。
具体地，在根据该实施例的显示装置10中，发光元件ED_1的第二绝缘层382_1的至少一部分被去除，使得定位在发光元件ED的两端处的第一绝缘层381可以在第三方向DR3上暴露。通过去除第二绝缘层382_1而暴露的第一绝缘层381可以在剖视图中定位在显示装置10的上部处。第一接触电极41和第二接触电极42可以与被第二绝缘层382_1暴露的第一绝缘层381接触。
在显示装置10的制造工艺期间在形成第二绝缘层52和/或第三绝缘层53的工艺中，发光元件ED_1的第二绝缘层382_1的一部分也可以被部分地蚀刻。具体地，可以蚀刻发光元件ED_1的第二绝缘层382_1的不与第二绝缘层52叠置并且向上暴露的部分。在用于将第二绝缘层52或第三绝缘层53图案化的工艺中使用的蚀刻剂相对于第二绝缘层52(或第三绝缘层53)的蚀刻选择性(或蚀刻速率)可以与其相对于发光元件ED_1的第一绝缘层381的蚀刻选择性相似或相同。在这种情况下，为了防止第一绝缘层381在将第二绝缘层52图案化的工艺中被损坏，第二绝缘层382_1可以设置为围绕第一绝缘层381以保护第一绝缘层381。因此，包括与第一绝缘层381的材料不同的材料(例如，具有不同的固定电荷的材料)的第二绝缘层382_1可以保护第一绝缘层381免受蚀刻剂的影响。
在这种情况下，如图17中所示，可以在将第二绝缘层52图案化的工艺中部分地蚀刻第二绝缘层382_1。可以通过围绕第一绝缘层381的外周表面的第二绝缘层382_1保护第一绝缘层381免受蚀刻剂的影响，直到第二绝缘层382_1被蚀刻并完全去除。因此，防止了第一绝缘层381在第二绝缘层52和/或第三绝缘层53的图案化工艺中被损坏，使得发光元件ED_1的第一半导体层310、第二半导体层320和元件活性层330可以被围绕第一半导体层310、第二半导体层320和元件活性层330的第一绝缘层381保护。
在本实施例中，由于显示装置10包括包含具有上述第一固定电荷的第一绝缘层381的发光元件ED_1，因此可以改善发光元件ED_1的亮度劣化。另外，由于发光元件ED_1包括围绕第一绝缘层381并具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的第二绝缘层382_1，因此第二绝缘层382_1可以在将显示装置10的多个绝缘层图案化的工艺中保护第一绝缘层381。因此，在这种情况下，即使当在用于将第二绝缘层52图案化的工艺中使用的蚀刻剂相对于第二绝缘层52的蚀刻选择性与其相对于第一绝缘层381的蚀刻选择性相似时，第二绝缘层382_1可以在显示装置10的制造工艺中保护第一绝缘层381。因此，由于显示装置10包括具有改善的亮度效率的发光元件ED_1，因此可以改善显示装置10的光输出效率。
图18是示出图3的部分Q的又一示例的放大视图。
参照图18，该实施例与图17的实施例的不同之处在于：在显示装置10中包括的发光元件ED_2中，发光元件ED_2的第二绝缘层382_2可以针对每个区域具有不同的厚度。
如上所述，在显示装置10的制造工艺期间在形成第二绝缘层52和/或第三绝缘层53的工艺中，也可以部分地蚀刻发光元件ED_2的第二绝缘层382_2。因此，第二绝缘层382_2可以根据相邻构件的相对布置而具有不同的厚度。
在该实施例中，在图案化(形成)第二绝缘层52或第三绝缘层53的工艺中使用的蚀刻剂相对于第二绝缘层52(或第三绝缘层53)的蚀刻选择性可以与其相对于第二绝缘层382_2的蚀刻选择性不同。例如，蚀刻剂相对于第二绝缘层52(或第三绝缘层53)的蚀刻选择性可以大于其相对于第二绝缘层382_2的蚀刻选择性。因此，不与第二绝缘层52叠置的第二绝缘层382_2可以不被完全去除，而是可以被部分地蚀刻以保留在第一绝缘层381上。
与第二绝缘层52叠置的第二绝缘层382_2的厚度可以大于不与第二绝缘层52叠置的第二绝缘层382_2的厚度。在剖视图中朝上的第二绝缘层382_2中，由于与第二绝缘层52叠置的第二绝缘层382_2在制造工艺期间未被蚀刻，因此与第二绝缘层52叠置的第二绝缘层382_2的厚度可以大于不与第二绝缘层52叠置的第二绝缘层382_2的厚度。
同时，在剖视图中朝上的第二绝缘层382_2中，不与第二绝缘层52叠置的第二绝缘层382_2可以与第一接触电极41和第二接触电极42接触。因此，与第一接触电极41和第二接触电极42接触的第二绝缘层382_2的厚度可以小于不与第一接触电极41和第二接触电极42接触的第二绝缘层382_2的厚度。
在该实施例中，与图17中所示的显示装置10相似，由于显示装置10包括包含具有第一固定电荷的第一绝缘层381的发光元件ED_2，因此可以改善发光元件ED_2的亮度劣化。另外，由于发光元件ED_2的第二绝缘层382_2包括具有第二固定电荷并且相对于用于形成显示装置10的多个绝缘层的蚀刻剂具有低蚀刻选择性的材料，因此可以更稳定地保护发光元件ED_2的第一绝缘层381。因此，由于显示装置10包括具有改善的亮度效率和可靠性的发光元件ED，因此可以改善显示装置10的光输出效率。
图19是根据另一实施例的发光元件的剖视图。
参照图19，在根据该实施例的发光元件ED_3中，包括第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3的绝缘层380_3具有与图5的发光元件ED的绝缘层380的形状不同的形状。具体地，在根据该实施例的发光元件ED_3中，第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3的顶表面或上部剖面具有部分倾斜的形状。第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3可以包括发光元件ED_3的厚度在发光元件ED_3的一端处变化的区域。
第二绝缘层382_3可以在发光元件ED_3的一端处暴露第一绝缘层381_3的外周表面的一部分的同时围绕第一绝缘层381_3的外周表面。在这种情况下，第一绝缘层381_3在发光元件ED_3的延伸方向X上的长度可以与第二绝缘层382_3在发光元件ED_3的延伸方向X上的长度不同。例如，第一绝缘层381_3在发光元件ED_3的延伸方向X上的长度可以大于第二绝缘层382_3在发光元件ED_3的延伸方向X上的长度。尽管附图示出了第二绝缘层382_3在暴露第一绝缘层381_3的外周表面的一部分的同时围绕第一绝缘层381_3的外周表面，但本公开不限于此。例如，第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3的顶表面形成为圆滑的，并且第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3的顶表面彼此对准，使得第二绝缘层382_3可以设置为围绕第一绝缘层381_3的外周表面而不暴露第一绝缘层381_3。
可以在用于形成第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3的蚀刻工艺中基于包括彼此不同的材料的第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3的蚀刻选择性的差异来形成根据该实施例的发光元件ED_3。
具体地，参照图12和图13，在用于形成包括彼此不同的材料的第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3的蚀刻工艺中使用的蚀刻剂可以相对于第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3具有不同的蚀刻选择性。因此，当蚀刻剂相对于第二绝缘层382_3的蚀刻选择性高于蚀刻剂相对于第一绝缘层381_3的蚀刻选择性时，第二绝缘层382_3的蚀刻速率高于第一绝缘层381_3的蚀刻速率。因此，第二绝缘层382_3可以暴露第一绝缘层381_3的外周表面的一部分。
另外，当在用于形成第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3的竖直蚀刻工艺中在没有单独的蚀刻掩模的情况下通过回蚀刻工艺去除第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820的部分时，由于与第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820的下部相比第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820的上部暴露于蚀刻剂更多的时间，因此第一绝缘层381_3和第二绝缘层382_3的定位在电极层370上的上部可以形成为圆滑的(如图29中所示)。
图20是根据又一实施例的发光元件的剖视图。
参照图20，根据该实施例的发光元件ED_4的发光元件芯300_1可以包括其顶表面具有表面不规则性的电极层370_1。表面不规则性(或表面粗糙度)可以形成在根据该实施例的发光元件ED_4的电极层370_1的顶表面(例如，朝向延伸方向X的一侧的表面)处。表面不规则性可以是随机分布的。可以在去除第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820的部分以形成第一绝缘层381和第二绝缘层382的蚀刻工艺中形成表面不规则性。
具体地，参照图12和图13，可以执行用于形成第一绝缘层381和第二绝缘层382的蚀刻工艺作为回蚀工艺。通过在蚀刻工艺中使用的蚀刻剂来蚀刻设置在芯结构300'(见图12)的电极层370(见图12)的顶表面上的第一绝缘材料层3810和第二绝缘材料层3820，使得可以暴露电极层370_1的顶表面。在这种情况下，电极层370_1的暴露的顶表面被蚀刻剂部分地蚀刻，从而形成包括其顶表面具有如图20中所示的表面不规则性的电极层370_1的发光元件ED_4。
图21是根据又一实施例的发光元件的剖视图。
参照图21，根据该实施例的发光元件ED_5与图5的发光元件ED的不同之处在于：绝缘层380_5包括三层绝缘层381、382和383。具体地，发光元件ED_5的绝缘层380_5还可以包括围绕第二绝缘层382的外周表面的第三绝缘层383。第三绝缘层383可以包括具有与第二绝缘层382的第二固定电荷不同的第三固定电荷的材料。也就是说，包括在第二绝缘层382和第三绝缘层383中的材料的固定电荷可以彼此不同。例如，第三绝缘层383可以包括被列出为第一绝缘层381可以包括的材料的绝缘材料中的至少一种。
在示例性实施例中，当第一绝缘层381包括具有第一固定电荷的氧化硅(SiOx)并且第二绝缘层382包括具有与第一固定电荷不同的第二固定电荷的氧化铝(AlxOy)时，第三绝缘层383可以包括具有第三固定电荷的氧化硅(SiOx)。然而，包括在第一绝缘层381、第二绝缘层382和第三绝缘层383中的材料不限于此。
第三绝缘层383的厚度d3可以在5nm至100nm的范围内，但不限于此。尽管附图示出了第三绝缘层383的厚度d3小于第一绝缘层381和第二绝缘层382的相应厚度d1和d2，但第三绝缘层383的厚度与第一绝缘层381和第二绝缘层382的厚度之间的相对大小关系不限于此。在发光元件ED_5的亮度不减小的范围内，第三绝缘层383的厚度d3可以与第一绝缘层381的厚度d1或第二绝缘层382的厚度d2相同，或者可以大于第一绝缘层381的厚度d1和/或第二绝缘层382的厚度d2。
在总结详细描述时，本领域技术人员将理解的是，在基本上不脱离发明的原理的情况下，可以对优选实施例进行许多变化和修改。因此，所公开的发明的优选实施例仅在一般和描述性意义上使用，而不是为了限制的目的。

Claims (24)

1.一种发光元件，所述发光元件包括：
发光元件芯，包括第一半导体层、设置在所述第一半导体层上的第二半导体层以及设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的元件活性层；
第一绝缘层，形成在所述发光元件芯的侧表面上以围绕所述发光元件芯的所述侧表面，并且具有第一固定电荷；以及
第二绝缘层，设置为围绕所述第一绝缘层的外表面，并且包含具有与所述第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一固定电荷的极性与所述第二固定电荷的极性相同。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其中，所述第一固定电荷和所述第二固定电荷中的每个为正固定电荷，并且所述第一固定电荷的大小小于所述第二固定电荷的大小。
4.根据权利要求2所述的发光元件，其中，所述第一固定电荷和所述第二固定电荷中的每个为负固定电荷，并且所述第一固定电荷的大小大于所述第二固定电荷的大小。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一固定电荷的极性与所述第二固定电荷的极性不同。
6.根据权利要求5所述的发光元件，其中，所述第一固定电荷为负固定电荷，并且所述第二固定电荷为正固定电荷。
7.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一绝缘层包含氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮化铝(AlN)、氧化铝(AlxOy)、氧化铪(HfOx)和氧化锆(ZrOx)中的至少一种，并且
所述第二绝缘层包含氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮化铝(AlN)和氧化铝(AlxOy)中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的发光元件，其中，所述第一绝缘层包含氧化硅(SiOx)，并且所述第二绝缘层包含氧化铝(AlxOy)。
9.根据权利要求8所述的发光元件，其中，所述氧化硅(SiOx)的所述第一固定电荷和所述氧化铝(AlxOy)的所述第二固定电荷中的每个为正固定电荷，并且所述第一固定电荷的大小小于所述第二固定电荷的大小。
10.根据权利要求8所述的发光元件，其中，所述氧化硅(SiOx)的所述第一固定电荷为负固定电荷，并且所述氧化铝(AlxOy)的所述第二固定电荷为正固定电荷。
11.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一绝缘层直接设置在所述第一半导体层、所述第二半导体层和所述元件活性层的侧表面上。
12.一种显示装置，所述显示装置包括：
基底；
第一电极，设置在所述基底上；
第二电极，设置在所述基底上，并且与所述第一电极间隔开；以及
发光元件，设置在所述基底上，并且具有分别设置在所述第一电极和所述第二电极上的两端；
其中，所述发光元件包括：发光元件芯，包括第一半导体层、设置在所述第一半导体层上的第二半导体层以及设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的元件活性层；第一绝缘层，形成在所述发光元件芯的侧表面上以围绕所述发光元件芯的所述侧表面，并且具有第一固定电荷；以及第二绝缘层，设置为围绕所述第一绝缘层的外表面，并且包含具有与所述第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述第一固定电荷的极性与所述第二固定电荷的极性相同。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述第一固定电荷和所述第二固定电荷中的每个为正固定电荷，并且所述第一固定电荷的大小小于所述第二固定电荷的大小。
15.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述第一固定电荷和所述第二固定电荷中的每个为负固定电荷，并且所述第一固定电荷的大小大于所述第二固定电荷的大小。
16.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述第一固定电荷的极性与所述第二固定电荷的极性不同。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述第一固定电荷是负固定电荷，并且所述第二固定电荷是正固定电荷。
18.根据权利要求12所述的显示装置，所述显示装置还包括：
第一绝缘层，设置在所述发光元件上以暴露所述发光元件的两端；
第一接触电极，设置在所述第一电极上，并且与所述发光元件的被所述第一电极和所述第一绝缘层暴露的一端接触；以及
第二接触电极，设置在所述第二电极上，并且与所述发光元件的被所述第二电极和所述第一绝缘层暴露的另一端接触。
19.根据权利要求18所述的显示装置，其中，被所述第一绝缘层暴露的所述第二绝缘层的厚度小于未被所述第一绝缘层暴露的所述第二绝缘层的厚度。
20.根据权利要求19所述的显示装置，其中，在所述发光元件的两端处，所述第二绝缘层暴露所述第一绝缘层的一部分。
21.一种制造发光元件的方法，所述方法包括以下步骤：
在基体基底的一个表面上形成芯结构；
使用等离子体原子层沉积(PEALD)在所述芯结构的外表面上形成第一绝缘材料层，所述第一绝缘材料层包含具有第一固定电荷的材料；
在所述第一绝缘材料层的一个表面上形成第二绝缘材料层，所述第二绝缘材料层包含具有与所述第一固定电荷不同的第二固定电荷的材料；
通过部分地去除所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层以暴露所述芯结构的顶表面来形成元件棒；以及
将所述元件棒与所述基体基底分离。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，形成所述第一绝缘材料层的步骤包括：
将前体提供到所述芯结构上；
将反应性气体提供到所述芯结构上；以及
在所述芯结构上产生所述反应性气体的等离子体。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第一绝缘材料层包含氧化硅(SiOx)，所述第二绝缘材料层包含氧化铝(AlxOy)，所述前体包括含硅前体，并且所述反应性气体包含氧气。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，形成所述芯结构的步骤包括：
形成第一堆叠结构，所述第一堆叠结构包括在所述基体基底上的第一半导体材料层、在所述第一半导体材料层上的元件活性材料层以及在所述元件活性材料层上的第二半导体材料层；以及
在与所述基体基底的顶表面垂直的方向上竖直蚀刻所述第一堆叠结构。
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