TW201503326A - 具有觸控功能的發光顯示器 - Google Patents

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Jian-Shihn Tsang
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Abstract

一種具有觸控功能的發光顯示器，其包括至少一氮化物發光二極體、至少一薄膜電晶體以及一觸控元件，該氮化物發光二極體形成在一第一基板上，該薄膜電晶體形成在一第二基板上，該觸控元件包括一導電連接層或至少一圖案化導線，該圖案化導線設置於該第一基板或該第二基板上，該導電連接層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接。本發明通過該觸控元件的該圖案化導線電性連接該氮化物發光二極體或該薄膜電晶體，可有效達成發光顯示器的薄型化。

Description

具有觸控功能的發光顯示器
一種具有觸控功能的發光顯示器，尤指將觸控元件整合於主動式固態發光顯示器中，使顯示器厚度薄型化的一種具有觸控功能的發光顯示器。
近年來，觸控技術已經被廣泛的使用在智慧型電視、智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦以及AIO(All-in one)電腦。目前所使用的觸控技術包括電阻式、電容式、光學式及聲波式等技術，其中以電容式觸控技術可薄型化和多點觸控是目前市場上的主流技術。現今為了使終端產品薄型化，使用單片式、內嵌式或ITO(氧化銦錫InSnO)薄膜等技術薄化觸控產品，已經被廣泛的應用在薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)的平板顯示器上。然而，對於其他顯示器薄型化的應用與開發則相當缺乏。
有鑑於此，有必要提供可有效降低主動式固態發光顯示器整體厚度的一種具有觸控功能的發光顯示器。
一種具有觸控功能的發光顯示器，其包括至少一氮化物發光二極體、至少一薄膜電晶體以及一觸控元件，該氮化物發光二極體形成在一第一基板上，該薄膜電晶體形成在一第二基板上，該觸控元件包括一導電連接層或至少一圖案化導線，該圖案化導線設置於該第一基板或該第二基板上，該導電連接層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接。
相較現有技術，本發明具有觸控功能的發光顯示器，是以該第一基板與該第二基板接合時，將該觸控元件整合於該發光顯示器結構中，通過該觸控元件的該圖案化導線直接電性連接該基板內的該氮化物發光二極體或該薄膜電晶體，從而可以有效降低該發光顯示器的厚度。
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‧‧‧金屬柱
15‧‧‧觸控元件
16‧‧‧連接層
162‧‧‧金屬
164‧‧‧透明導電氧化物
17‧‧‧圖案化導線
172‧‧‧第一圖案化導線
174‧‧‧第二圖案化導線
18‧‧‧螢光層
182‧‧‧反射層
A‧‧‧觸控操作
圖1係本發明具有觸控功能的發光顯示器的第一實施例的剖視圖。
圖2係本發明具有觸控功能的發光顯示器的第二實施例的剖視圖。
圖3係本發明具有觸控功能的發光顯示器的第三實施例的剖視圖。
圖4係本發明具有觸控功能的發光顯示器的第四實施例的剖視圖。
下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。
請參閱圖1所示，為本發明具有觸控功能的發光顯示器的第一實施例的剖視圖。該具有觸控功能的發光顯示器10其包括至少一氮化物發光二極體12、至少一薄膜電晶體14以及一觸控元件15，該氮化物發光二極體12形成在一第一基板102上，該薄膜電晶體14形成在一第二基板104上，該觸控元件15設置於該第一基板102或該第二基板104上。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)、氧化鋁(AlOx)、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)、塑膠或軟性基板其中之一。本發明所有的實施例中，該第一基板102材料是為藍寶石或矽玻璃，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選自氮化鋁鎵銦 (AlGaInN)、碳化矽(SiC)或氧化鋅(ZnO)至少其中之一或其中組合，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)至少其中之一或其中組合。優選的，該第一緩衝層1022以及該第二緩衝層1042材料是為低溫氮化鎵(GaN)和氧化矽(SiOx)。
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連接的該接觸層124中，該接觸層124是為歐姆接觸層，該電流擴散層125也可以是掺雜反轉層，用以使電流擴散增加該氮化物發光二極體12的發光效率。該發光層122可以是單量子井(Single Quantum Well)或是多量子井(Multiple Quantum Well)，材料是為氮化鋁鎵銦(AlGaInN)，該氮化鋁鎵銦(AlGaInN)成份標示為：Alx Gay In(1-x-y) N，其中，0≦x≦1，0≦y≦1；
該氮化物發光二極體12發出一光線，該光線為紫外光(UV光)、藍光、綠光或其他可見光。優選的，該光線波長可在300nm~550nm。
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)，或是其中組合。該活性層143是為氧化物半導體活性層，該氧化物半導體活性層143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。該活性層143材料是選自氧化銦鎵鋅(InGaZnO)、氧化銦鋅鉿(InZnHfO)、氧化銦鋅鋯(InZnZrO)、氧化銦鋅錫(InZnSnO)、氧化銦鋅(InZnO)、氧化鋁銦鋅(AlInZnO)、氧化鋅(ZnO)或氧化鋁鋅(AlInZnO) ，或是其中組合。該源極電極144和該汲極電極145可選自金屬電極、氧化物導電電極或其中組合。
該觸控元件15包括一導電連接層16或至少一圖案化導線17所組成。其中，該導電連接層16可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。該導電連接層16選自金屬、導電氧化物、導電膠、焊接劑(Solder)、奈米碳管(Carbon Nano tube, CNT)、石墨稀(Graphene)材料或其中組合或其中混合。即，該導電連接層16可以是多層結構，該導電連接層16多層結構是由金屬162與透明導電氧化物164所組成，該導電連接層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)其中之一或其中合金。該導電連接層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)或氧化銦鋅鋯(InZnZrO)。該導電連接層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)。該觸控元件15的該圖案化導線17設置在該第一基板102或是該第二基板104的不同表面上。該觸控元件15是由該第一基板102或該第二基板104內側表面上具有的一第一圖案化導線172與該第一基板102或該第二基板104外側表面上具有的一第二圖案化導線174所組成。本第一實施例的該圖案化導線17設置在該第一基板102的不同表面上，如圖1中所示，該觸控元件15是由該第一基板102內側表面上具有的該第一圖案化導線172與該第一基板102外側表面上具有的該第二圖案化導線174所組成。因此，可以在該第一基板102的外側面上進行觸控操作A。該圖案化導線17選自金屬、導電氧化物、奈米碳管(Carbon Nano tube, CNT)、石墨稀(Graphene)材料或其中組合。該圖案化導線17也可以選自氧化銦錫(InSnO, ITO) 、氧化銦鋅(InZnO, IZO) 、氧化鋁錫(AlSnO, ATO) 、氧化鋁鋅(AlZnO, AZO)、氧化銦鎵鋅(InGaZnO, IGZO)、氧化鋅(ZnO)材料。
本第一實施例中，該發光顯示器10的該氮化物發光二極體12與該薄膜電晶體14是分別位於該第一基板102與該第二基板104的同側，進行相對性的電路直接接合。該相對性的電路接合通過該導電連接層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之間進行連接。該P型電極126通過該導電連接層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的相對位置錯開，因此，該薄膜電晶體14不會在該氮化物發光二極體12的發光路徑上。該薄膜電晶體14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。該發光顯示器10進一步包括一螢光層18，該螢光層18設置於該發光顯示器10的內部或外部。當該螢光層18設置在該發光顯示器10的內部時，可使該螢光層18位於該電流擴散層125與該連接層16之間並形成在該電流擴散層125兩側該P型電極126的中間。當該螢光層18設置在該發光顯示器10的外部時，可使該螢光層18位於該第一基板102或該第二基板104的外側表面上。如圖1所示，該螢光層18內部設置在該電流擴散層125兩側該P型電極126的中間，或是外部設置在該第二基板104的外側表面上。該螢光層18吸收該氮化物發光二極體12所發出的該光線，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。
本第二實施例的該觸控元件15，相較於第一實施例不同在於該觸控元件15的該圖案化導線17設置在該第一基板102與該薄膜電晶體14之間。如圖2所示，該觸控元件15由該第一基板102內側表面上具有的該第一圖案化導線172與位於該薄膜電晶體14與該第一基板102之間的該第二圖案化導線174所組成，其同樣可以在該第一基板102的外側面上進行觸控操作A。
請再參閱圖3所示的第三實施例，該薄膜電晶體14的該源極電極144或是該汲極電極145至少其中之一包含一金屬柱146，該金屬柱146在接近該氮化物發光二極體12的一側可電性連接該氮化物發光二極體12的該N型電極127。該氮化物發光二極體12與該薄膜電晶體14之間通過該金屬柱146進行相對性的電路連接，該金屬柱146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。
本第四實施例的該氮化物發光二極體12與該薄膜電晶體14之間通過該金屬柱146進行相對性的電路連接。該觸控元件15由形成在該第二基板104內側面上的該圖案化導線17與該導電連接層16組成，可以在該第二基板104的外側面上進行觸控操作A。另外，該螢光層18設置於該發光顯示器10的內部，該第一基板102的外側表面上設置具有一反射層182(如圖4所示)，該反射層182用以反射該氮化物發光二極體12發出的光線。
本發明發光顯示器，通過該觸控元件在該基板內外形成觸控所需的該圖案化導線，使該觸控元件整合到該發光顯示器結構中，可以有效降低該發光顯示器的厚度，有利於該發光顯示器的薄型化。
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
15‧‧‧觸控元件
16‧‧‧連接層
162‧‧‧金屬
164‧‧‧透明導電氧化物
17‧‧‧圖案化導線
172‧‧‧第一圖案化導線
174‧‧‧第二圖案化導線
18‧‧‧螢光層
A‧‧‧觸控操作

Claims (31)

  1. 一種具有觸控功能的發光顯示器，其包括至少一氮化物發光二極體、至少一薄膜電晶體以及一觸控元件，該氮化物發光二極體形成在一第一基板上，該薄膜電晶體形成在一第二基板上，該觸控元件包括一導電連接層或至少一圖案化導線，該圖案化導線設置於該第一基板或該第二基板上，該導電連接層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接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，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、氧化鋁、氮化鎵、氧化鋅、塑膠或軟性基板其中之一。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該第一基板材料是為藍寶石或矽玻璃，該第二基板材料是為玻璃。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，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項所述之具有觸控功能的發光顯示器，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項所述之具有觸控功能的發光顯示器，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的材料至少其中之一選自氮化鋁鎵銦或是氧化矽。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該氮化物發光二極體自該第一緩衝層上，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型半導體層側邊形成一N型電極。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該發光層材料是為氮化鋁鎵銦，該氮化鋁鎵銦的成份標示為：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項所述之具有觸控功能的發光顯示器，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項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該薄膜電晶體自該第二緩衝層上，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一活性層，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10項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該絕緣層材料選自氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭或是鈦酸鍶鋇，或是其中組合。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該活性層是為一氧化物半導體，該活性層材料是選自氧化銦鎵鋅、氧化銦鋅鉿、氧化銦鋅鋯、氧化銦鋅錫、氧化銦鋅、氧化鋁銦鋅、氧化鋅或氧化鋁鋅，或是其中組合。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該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項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該薄膜電晶體包含一金屬柱，該金屬柱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，該金屬柱電連接該氮化物發光二極體。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該金屬柱在接近該氮化物發光二極體的一側，電性連接該氮化物發光二極體的該N型電極。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該導電連接層選自金屬、導電氧化物、導電膠、焊接劑、奈米碳管、石墨稀材料或其中組合或其中混合。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該導電連接層選自銀膠、錫鉍、錫鉍銅、錫鉍碲、錫鉍硒、鉍銻碲、鉍碲硒或錫銀銅。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該導電連接層是多層結構，該導電連接層多層結構是由金屬與透明導電氧化物所組成。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之具有觸控功能的發光顯示器，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。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該透明導電氧化物選自氧化銦錫、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、氧化銦鋅鉿或氧化銦鋅鋯。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該觸控元件的該圖案化導線設置在該第一基板或是該第二基板的不同表面上。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該觸控元件是由該第一基板或該第二基板內側表面上具有的一第一圖案化導線與該第一基板或該第二基板外側表面上具有的一第二圖案化導線所組成。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該觸控元件的該圖案化導線設置在該第一基板與該薄膜電晶體之間，該觸控元件由該第一基板內側表面上具有的該第一圖案化導線與位於該薄膜電晶體與該第一基板之間的該第二圖案化導線所組成。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該觸控元件由形成在該第二基板內側面上的該圖案化導線與該導電連接層組成。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該圖案化導線選自金屬、導電氧化物、奈米碳管、石墨稀材料或其中組合。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該圖案化導線選自氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁錫、氧化鋁鋅、氧化銦鎵鋅或氧化鋅。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該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，通過該連接層在該發光二極體的該P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。
  28. 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能的發光顯示器，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外部。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之具有觸控功能的發光顯示器，其中，該螢光層設置於該發光顯示器的內部時，該第一基板或該第二基板的外側表面上設置一反射層。
  30. 如申請專利範圍第28項所述之具有觸控功能的發光顯示器，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。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之具有觸控功能的發光顯示器，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。
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