TW201501283A - 發光顯示器 - Google Patents

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Jian-Shihn Tsang
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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    • H01L27/1222—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
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Abstract

一種發光顯示器，其包括至少一氮化物發光二極體，形成在一第一基板上、至少一薄膜電晶體，形成在一第二基板上以及一連接層，該連接層用以連接該第一基板與該第二基板，使該氮化物發光二極體與該薄膜電晶體電性連結，並使該氮化物發光二極體與該薄膜電晶體的相對位置錯開，該薄膜電晶體具有一活性層，該活性層的位置不在該氮化物發光二極體的發光路徑上。本發明通過該氮化物發光二極體的使用壽命特性以及以該連接層的接合方式，可有效解決有機發光二極體在製程中產生的高成本、低良率與壽命劣化問題。

Description

發光顯示器
一種發光顯示器，尤指以氮化物發光二極體與薄膜電晶體構成的電路直接接合的一種發光顯示器。
近年來，平面顯示器的技術發展朝向大尺寸化、高畫質、高解析度等方向進行，其中薄膜電晶體的材料也由非晶矽轉為低溫多晶矽(Low temperature poly-silicon, LTPS)和氧化物半導體的氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO)。由於氧化物半導體可以在低溫下製作，且具有較高的載子遷移率(Carrier mobility)，因此被認為是適合於有機發光二極體或軟性基板應用的材料。雖然主動式有機發光二極體顯示器(Active Matrix Organic Light Emitting Display, AMOLED) 具有高亮度、螢幕反應速度快、輕薄短小、全彩、無視角差、不需背光板以及省電等優點。然而，有機發光材料的壽命，製作的複雜度以及良率等問題，使得該主動式有機發光二極體的應用，只限於中小尺寸的顯示應用上。如何使光源的壽命提昇同時簡化製程是一重要課題。
有鑑於此，有必要提供可有效簡化製程、提高良率及降低成本的一種發光顯示器。
一種發光顯示器，其包括至少一氮化物發光二極體，形成在一第一基板上、至少一薄膜電晶體，形成在一第二基板上以及一連接層，該連接層用以連接該第一基板與該第二基板，使該氮化物發光二極體與該薄膜電晶體電性連結，並使該氮化物發光二極體與該薄膜電晶體的相對位置錯開，該薄膜電晶體具有一活性層(Active layer)，該活性層的位置不在該氮化物發光二極體的發光路徑上。
相較現有技術，本發明發光顯示器，是以該氮化物發光二極體與氧化物半導體薄膜電晶體構成的電路直接接合，通過該氮化物發光二極體固態發光源使用壽命長的特性，取代有機發光二極體來解決壽命劣化的問題。再通過接合的方式取代有機發光二極體所需的真空封合製程，因此可以有效簡化製程、提高製程良率、降低成本。
10‧‧‧發光顯示器
102‧‧‧第一基板
1022‧‧‧第一緩衝層
104‧‧‧第二基板
1042‧‧‧第二緩衝層
12‧‧‧氮化物發光二極體
121‧‧‧N型半導體層
122‧‧‧發光層
123‧‧‧P型半導體層
124‧‧‧接觸層
125‧‧‧電流擴散層
126‧‧‧P型電極
127‧‧‧N型電極
128、142‧‧‧絕緣層
14‧‧‧薄膜電晶體
141‧‧‧閘極電極
143‧‧‧活性層
144‧‧‧源極電極
145‧‧‧汲極電極
146‧‧‧金屬電極
147‧‧‧金屬柱
16‧‧‧連接層
162‧‧‧金屬
164‧‧‧透明導電氧化物
18‧‧‧螢光層
圖1係本發明發光顯示器的實施例的組合剖視圖。
圖2係圖1發光顯示器的連接層結構電連接的示意圖。
圖3係圖1發光顯示器的螢光層結構的使用示意圖。
圖4係圖1發光顯示器的薄膜電晶體結構的示意圖。
下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。
請參閱圖1所示，為本發明發光顯示器的實施例的組合剖視圖。該發光顯示器10其包括至少一氮化物發光二極體12，形成在一第一基板102上、至少一薄膜電晶體14，形成在一第二基板104上以及一連接層16，其中該第一基板102以及該第二基板104材料是為藍寶石(Sapphire)、矽(Si)、矽玻璃(Silicon On Glass)、玻璃(Glass)、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)或塑膠其中之一。本實施例中，該第一基板102材料是為藍寶石或矽玻璃，而該第二基板104材料是為玻璃。該第一基板102的表面上設置有一第一緩衝層1022，該第一緩衝層1022上形成該氮化物發光二極體12。該第二基板104表面上設置有一第二緩衝層1042，該第二緩衝層1042上形成該薄膜電晶體14。該第一緩衝層1022以及該第二緩衝層1042是為絕緣緩衝層(Insulation Buffer Layer)，該第一緩衝層1022選自低溫氮化鋁鎵銦 (Low Temperature AlGaInN, LT-AlGaInN)或碳化矽(SiC)至少其中之一或其組合，以及該第二緩衝層1042材料選自氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiNx)、氮氧化矽(SiON)、氧化鉿(HfOx)、氧化鋁(AlOx)、氧化鉭(TaOx)或是鈦酸鍶鋇(BaSrTiOx)至少其中之一或其組合。
該氮化物發光二極體12自該第一基板102表面的該第一緩衝層1022上，依序形成包括有一N型半導體層121、一發光層122、一P型半導體層123、一接觸層(Contact Layer) 124以及一電流擴散層(Current Spreading Layer) 125，該電流擴散層125上形成有一P型電極126，該N型半導體層121的側邊形成有一N型電極127，該N型電極127與該P型電極126之間則形成有一絕緣層128。該絕緣層128區隔該N型電極127與該P型電極126，使該P型電極126位於遠離該第一基板102的上方位置，該P型電極126接觸的該電流擴散層125以及該電流擴散層125連接的該P型半導體層123中，該接觸層124是為歐姆接觸層，配合該電流擴散層125使電流擴散，可以增加該氮化物發光二極體12的發光效率。該氮化物發光二極體12可以發出波長在300nm~550nm的光線。該發光層122材料是為氮化鋁鎵銦(AlGaInN)，其成份標示為：
Alx Gay In(1-x-y) N，其中，0≦x≦1，0≦y≦1；
該薄膜電晶體14自該第二基板104表面的該第二緩衝層1042上，依序設置該薄膜電晶體14具有的閘極電極(Gate Electrode)141，該閘極電極141上具有一絕緣層(Insulation Layer)142以及一活性層(Active Layer) 143，該活性層143上設置該薄膜電晶體的源極電極(Source Electrode)144以及汲極電極(Drain Electrode)145。其中，該絕緣層142材料選自氧化矽(SiOx)，氮化矽(SiNx)，氮氧化矽(SiON)、氧化鉿(HfOx)、氧化鋁(AlOx)、氧化鉭(TaOx)或是鈦酸鍶鋇(BaSrTiOx)。該活性層143是為光敏半導體活性層(Photosensitive Semiconductor Active Layer)，該光敏半導體活性層是一氧化物半導體。該光敏半導體活性層的材料至少包含一金屬，該金屬選自銦(In)、鎵(Ca)、鋁(Al)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鈣(Ca)、鉬(Mo)、錫(Sn)、鉿(Hf)、銅(Cu)、鈦(Ti)、鋇(Ba)以及鋯(Zr)其中之一。該光敏半導體活性層是選自氧化銦鎵鋅(InGaZnO)、氧化銦鋅鉿(InZnHfO)、氧化銦鋅鋯(InZnZrO)、氧化銦鋅錫(InZnSnO)、氧化銦鋅(InZnO)或氧化鋁銦鋅(AlInZnO)。該源極電極143和汲極電極144可選自金屬電極、氧化物導電電極或其組合。
該連接層16是為一導電連接層，該連接層16用以連接該第一基板102與該第二基板104，使形成在該第一基板102上的該氮化物發光二極體12與形成在該第二基板104上的該薄膜電晶體14達成電性連結。該氮化物發光二極體12與該薄膜電晶體14分別位於該第一基板102與該第二基板104的同側，以進行相對性的電路直接接合。該相對性的電路接合是通過該連接層16在該氮化物發光二極體12的該P型電極126與該薄膜電晶體14的該源極電極144或該汲極電極145間進行連接。該P型電極126通過該連接層16連接該源極電極144或該汲極電極145達成電性連接，該氮化物發光二極體12與該薄膜電晶體14的相對位置，可通過該連接層16而錯開，即該氮化物發光二極體12與該薄膜電晶體14非正面相對，該薄膜電晶體14的該活性層143的位置不在該氮化物發光二極體12的發光路徑上。該氮化物發光二極體12所發出的光線可以避免直接照射到該薄膜電晶體14的該活性層143，該活性層143可與該氮化物發光二極體12的光線隔離。該連接層16選自金屬、導電氧化物、導電膠、焊接劑(Solder)或其混合。即，該連接層16可以是多層結構，該連接層16多層結構是由金屬162與透明導電氧化物164所組成(如圖2所示)，該連接層16金屬162材料選自銦(In)、鎵(Ca)、鋁(Al)、鋅(Zn)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、錫(Sn)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鈦(Ti)、鉍(Bi)以及鈷(Co)其中之一或其合金。該連接層16透明導電氧化物164是可以選自氧化銦錫(InSnO)、氧化鋅錫(ZnSnO)、氧化銦鋅(InZnO)、氧化鋁鋅(AlZnO)、氧化鋁鋅(AlZnO)、氧化銦鋅錫(InZnSnO)、氧化銦鎵鋅(InGaZnO)、氧化銦鋅鉿(InZnHfO)、氧化銦鋅鋯(InZnZrO)。該連接層16也可以選自銀膠、錫鉍(SnBi)、錫鉍銅(SnBiCu)、錫鉍碲(SnBiTe) 、錫鉍硒(SnBiSe)、鉍銻碲(BiSbTe)、鉍碲硒(BiTeSe)或錫銀銅(SnAgCu)。
該發光顯示器10進一步包括一螢光層18，該螢光層18可設置於該發光顯示器10的內部或是外部。當該螢光層18在該發光顯示器10的內部設置時，是使該螢光層18位於該氮化物發光二極體12的該電流擴散層125與該連接層16之間(如圖3所示)。該螢光層18位於該電流擴散層125與該連接層16之間時，該P型電極126形成在該電流擴散層125的兩側，並與該連接層16連接。當該螢光層18在該發光顯示器10外部的設置時，可以使該螢光層18位於該第二基板104相對於該薄膜電晶體14的外側表面上，或是使該螢光層18位於該第一基板102相對於該發光二極體12的外側表面上。該螢光層18同時位於該氮化物發光二極體12的發光路徑上，該螢光層18在該氮化物發光二極體12的光路徑上吸收該氮化物發光二極體12所發出的光線，以轉換為另一波長的光。例如，紅光(R)、綠光(G)、藍光(B)、黃光(Y)或是黃綠光(YG) 。該螢光層18也可以吸收該氮化物發光二極體12所發出的一部分光線，轉換為另一波長的光線，該另一波長光線再與該氮化物發光二極體12未被吸收的光線混合成為一多波長光線。例如，白光。
該薄膜電晶體14除了位於與該氮化物發光二極體12錯開的位置上，以避開該氮化物發光二極體12的光線直接照射該薄膜電晶體14的該活性層143外，該薄膜電晶體14的該源極電極144和該汲極電極145至少其中之一包含一金屬電極146，該金屬電極146用以阻絕該氮化物發光二極體12發出的光線照射該薄膜電晶體14的該活性層143(如圖4所示)。另外，該薄膜電晶體14的該源極電極144或是該汲極電極145接近該氮化物發光二極體12的至少其中之一包含一金屬柱147，該金屬柱147電連接該源極電極144或是該汲極電極145其中之一，並與該氮化物發光二極體12的該P型電極126或該N型電極127其中之一電連接。該金屬柱147也可以阻擋該氮化物發光二極體12發出的光線照射該薄膜電晶體14的該活性層143。
本發明發光顯示器，通過該氮化物發光二極體的材料特性，可以有效解決有機材料劣化的壽命問題，同時以該連接層直接電性連接的接合，使得在製程上簡化，提升良率並降低成本。
應該指出，上述實施例僅為本發明的較佳實施例，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化。這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
無
10‧‧‧發光顯示器
102‧‧‧第一基板
1022‧‧‧第一緩衝層
104‧‧‧第二基板
1042‧‧‧第二緩衝層
12‧‧‧氮化物發光二極體
121‧‧‧N型半導體層
122‧‧‧發光層
123‧‧‧P型半導體層
124‧‧‧接觸層
125‧‧‧電流擴散層
126‧‧‧P型電極
127‧‧‧N型電極
128、142‧‧‧絕緣層
14‧‧‧薄膜電晶體
141‧‧‧閘極電極
143‧‧‧活性層
144‧‧‧源極電極
145‧‧‧汲極電極
16‧‧‧連接層

Claims (26)

  1. 一種發光顯示器，其包括至少一氮化物發光二極體，形成在一第一基板上、至少一薄膜電晶體，形成在一第二基板上以及一連接層，該連接層用以連接該第一基板與該第二基板，使該氮化物發光二極體與該薄膜電晶體電性連結，並使該氮化物發光二極體與該薄膜電晶體的相對位置錯開，該薄膜電晶體具有一活性層，該活性層的位置不在該氮化物發光二極體的發光路徑上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該第一基板以及該第二基板材料是為藍寶石、矽、矽玻璃、玻璃、氮化鎵、氧化鋅或塑膠其中之一。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光顯示器，其中，該第一基板材料是為藍寶石或矽玻璃，而該第二基板材料是為玻璃。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該第一基板表面上設置有一第一緩衝層，該第一緩衝層上形成該氮化物發光二極體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該第二基板表面上設置有一第二緩衝層，該第二緩衝層上形成該薄膜電晶體。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該第一基板及該第二基板上的該第一緩衝層以及該第二緩衝層是為絕緣緩衝層，該第一緩衝層以及該第二緩衝層材料選自低溫氮化鋁銦鎵、碳化矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭或是鈦酸鍶鋇至少其中之一或其中組合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該氮化物發光二極體自該第一基板的該第一緩衝層上，依序形成包括有一N型半導體層、一發光層、一P型半導體層、一接觸層以及一電流擴散層，該電流擴散層上形成一P型電極，該N型半導體層的側邊形成一N型電極。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光顯示器，其中，該發光層材料是為氮化鋁鎵銦，成份標示為：Alx Gay In(1-x-y) N，其中，0≦x≦1，0≦y≦1。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之發光顯示器，其中，該氮化物發光二極體可以發出波長在300nm~550nm的光線。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該薄膜電晶體自該第二基板的該第二緩衝層上，依序設置該薄膜電晶體具有的閘極電極，該閘極電極上具有一絕緣層以及該活性層，該活性層上設置該薄膜電晶體的源極電極以及汲極電極。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該活性層是為光敏半導體活性層，該光敏半導體活性層是一氧化物半導體。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之發光顯示器，其中，該光敏半導體活性層是選自氧化銦鎵鋅、氧化銦鋅鉿、氧化銦鋅鋯、氧化銦鋅錫、氧化銦鋅或氧化鋁銦鋅。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之發光顯示器，其中，該光敏半導體活性層的材料至少包含一金屬，該金屬選自銦、鎵、鋁、鋅、鎘、鈣、鉬、錫、鉿、銅、鈦、鋇以及鋯其中之一。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該氮化物發光二極體與該薄膜電晶體分別位於該第一基板與該第二基板的同側，通過該連接層在該氮化物發光二極體的該P型電極或該N型電極與該薄膜電晶體的該源極電極或該汲極電極間進行相對性的電路接合。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該連接層是為一導電連接層，該連接層選自金屬、導電氧化物、導電膠、焊接劑或其中混合。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之發光顯示器，其中，該連接層選自銀膠、錫鉍、錫鉍銅、錫鉍碲、錫鉍硒、鉍銻碲、鉍碲硒或錫銀銅。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之發光顯示器，其中，該連接層是多層結構，該連接層多層結構是由金屬與透明導電氧化物所組成。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之發光顯示器，其中，該金屬材料選自銦、鎵、鋁、鋅、鉻、鎳、鉬、錫、銀、金、銅、鈦、鉍以及鈷其中之一或其中合金。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之發光顯示器，其中，該透明導電氧化物是氧化銦錫、氧化鋅錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋁鋅、氧化銦鋅錫、氧化銦鎵鋅、氧化銦鋅鉿、氧化銦鋅鋯其中之一或其中組合。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該發光顯示器進一步包括一螢光層，該螢光層設置於該發光顯示器的內部或是外部。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之發光顯示器，其中，該螢光層在該發光顯示器的內部設置時，該螢光層位於該氮化物發光二極體的該電流擴散層與該連接層之間，該電流擴散層的兩側形成該P型電極，該P型電極與該連接層連接。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之發光顯示器，其中，該螢光層在該發光顯示器外部的設置時，該螢光層位於該第二基板相對於該薄膜電晶體的外側表面上或該第一基板相對於該發光二極體的外側表面上。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之發光顯示器，其中，該螢光層位於該氮化物發光二極體的發光路徑上，吸收該氮化物發光二極體所發出的光線，轉換為另一波長的光。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之發光顯示器，其中，該螢光層吸收該氮化物發光二極體所發出的一部分光線，轉換為另一波長的光線，該另一波長光線再與該氮化物發光二極體未被吸收的光線混合成為一多波長光線。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之發光顯示器，其中，該薄膜電晶體包含一金屬電極，該金屬電極設置於該薄膜電晶體的該源極電極或是該汲極電極至少其中之一。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之發光顯示器，其中，該源極電極或是該汲極電極接近該氮化物發光二極體的至少其中之一包含一金屬柱，該金屬柱電連接該源極電極或是該汲極電極與該氮化物發光二極體的該P型電極或該N型電極。
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