TW202320358A - 發光元件及包含其之顯示裝置 - Google Patents

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徐東均
李昞柱
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Abstract

一種發光元件，包含：發光元件核心，其包含第一半導體層、第二半導體層、以及位於第一半導體層與第二半導體層之間的發光層；以及單晶絕緣層，其圍繞發光元件核心的側表面。

Description

發光元件及包含其之顯示裝置
相關申請案之交互參照
本申請主張於2021年9月1日提交至韓國智慧財產局(Korean Intellectual Property Office，KIPO)的韓國專利申請案號10-2021-0116304的優先權及權益，其揭露的全部內容透過引用合併於此。
本揭露的一個或多個實施例涉及一種發光元件及包含其之顯示裝置。
隨著多媒體的發展，顯示裝置的重要性也在增加。因此，諸如有機發光顯示器(Organic Light Emitting Display，OLED)及液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)的各種顯示裝置已被廣泛使用。
顯示裝置是用於顯示影像的裝置，並且包含諸如有機發光顯示面板及/或液晶顯示面板的顯示面板。顯示面板可以包含發光元件，其可以為發光二極體(Light Emitting Diodes，LED)。發光二極體的示例包含利用有機材料作為發光材料的有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)、利用無機材料作為發光材料的無機發光二極體、及其相似物。
本揭露的實施例的一個或多個態樣透過在發光元件核心的側表面與第二元件絕緣層之間形成作為單晶絕緣層的第一元件絕緣層來提供一種具有改善的元件效率及可靠性的發光元件，從而改善包含複數個半導體層的發光元件核心的表面缺陷並且將第二元件絕緣層的內部缺陷與發光元件核心物理地分隔開。
本揭露的實施例的一個或多個態樣更透過在發光元件核心的側表面與第二元件絕緣層之間形成具有異質的第一層及第二層交替堆疊的超晶格結構來提供一種具有改善的元件效率及可靠性的發光元件，從而改善包含複數個半導體層的發光元件核心的表面缺陷並且防止或減少雜質從第二元件絕緣層擴散至發光元件核心。
本揭露的實施例的一個或多個態樣更透過包含具有作為單晶絕緣層的第一元件絕緣層的發光元件，或者包含具有超晶格結構的第一元件絕緣層的發光元件，來提供一種具有改善的顯示品質的顯示裝置。
然而，本揭露的實施例的態樣不限定於本文所述的內容。透過參照下文中本揭露的詳細說明，本揭露的上述及其他態樣對於本揭露所屬領域具有通常知識者將變得更加清楚。
根據本揭露的一個或多個實施例，一種發光元件可以包含：包含第一半導體層、第二半導體層、以及位於第一半導體層與第二半導體層之間的發光層的發光元件核心；以及圍繞發光元件核心的側表面(例如，位於其上)的單晶絕緣層。
發光元件可以進一步包含位於單晶絕緣層的外表面上的元件絕緣層。
元件絕緣層可以包含位於(例如，圍繞)單晶絕緣層的外表面上的第一元件絕緣膜以及位於第一元件絕緣膜的外表面上的第二元件絕緣膜。
單晶絕緣層可以具有包含不同材料的第一層及第二層交替堆疊的超晶格結構，並且第一層及第二層可以在實質上垂直於(例如，垂直於)發光元件核心的側表面的方向上堆疊。
第一層及第二層中的每一個可以為單晶絕緣膜。
第一層及第二層中的每一個可以具有等於或小於臨界厚度的厚度。
多個第一層中的至少一個可以包含第一化合物半導體，並且多個第二層中的至少一個可以包含不同於第一化合物半導體的第二化合物半導體。
第一化合物半導體及第二化合物半導體中的每一個可以包含III-V族半導體化合物。
第一化合物半導體的化學式可以為AB(其中A為III族元素並且B為V族元素)，並且第二化合物半導體的化學式可以為A xC 1-xB(其中0 ≤ x ＜ 1，A及C為III族元素，並且B為V族元素)。
第一層及第二層中的每一個可以具有大於0且等於或小於5奈米的厚度。
單晶絕緣層可以直接位於發光元件核心的側表面上，並且發光元件核心的側表面可以包含第一半導體層的側表面、第二半導體層的側表面、或發光層的側表面中的至少一者。
根據本揭露的一個或多個實施例，一種發光元件可以包含：包含第一半導體層、第二半導體層、以及位於第一半導體層與第二半導體層之間的發光層的發光元件核心；以及位於(例如，圍繞)發光元件核心的側表面上的第一元件絕緣層，其中第一元件絕緣層具有包含第一化合物半導體的第一層以及包含與第一化合物半導體不同的第二化合物半導體的第二層交替堆疊的超晶格結構。
第一化合物半導體及第二化合物半導體中的每一個可以包含III-V族半導體化合物。
第一化合物半導體的化學式可以為AB(其中A為III族元素並且B為V族元素)，並且第二化合物半導體的化學式可以為A xC 1-xB(其中0 ≤ x ＜ 1，A及C為III族元素，並且B為V族元素)。
第一層及第二層中的每一個可以為單晶層。
第一層及第二層中的每一個可以具有大於0且等於或小於5奈米的厚度。
發光元件可以進一步包含位於(例如，圍繞)第一元件絕緣層上的第二元件絕緣層。
第二元件絕緣層可以包含位於第一元件絕緣層的外表面上的第一元件絕緣膜以及位於(例如，圍繞)第一元件絕緣膜的外表面上的第二元件絕緣膜。
發光元件可以進一步包含位於(例如，圍繞)發光元件核心的側表面上的第一元件絕緣膜；以及位於(例如，圍繞)第一元件絕緣層的外表面上的第二元件絕緣膜，其中第一元件絕緣層可以位於第一元件絕緣膜與第二元件絕緣膜之間。
根據本揭露的一個或多個實施例，一種顯示裝置可以包含：在基板上彼此分隔開的第一電極及第二電極；以及位於第一電極與第二電極之間的發光元件，其中發光元件包含：包含第一半導體層、第二半導體層、以及位於第一半導體層與第二半導體層之間的發光層的發光元件核心；以及位於(例如，圍繞)發光元件核心的側表面上的單晶絕緣層。
單晶絕緣層可以具有包含不同材料的第一層及第二層交替堆疊的超晶格結構，並且第一層及第二層可以在實質上垂直於發光元件核心的側表面的方向上堆疊。
第一層可以包含第一化合物半導體，並且第二層可以包含不同於第一化合物半導體的第二化合物半導體。
第一層及第二層中的每一個可以為單晶絕緣膜。
根據本揭露的一個或多個實施例，一種顯示裝置可以包含：在基板上彼此分隔開的第一電極及第二電極；以及位於第一電極與第二電極之間的發光元件，其中發光元件包含：包含第一半導體層、第二半導體層、以及位於第一半導體層與第二半導體層之間的發光層的發光元件核心；以及位於發光元件核心的側表面上的第一元件絕緣層，並且第一元件絕緣層具有包含第一化合物半導體的第一層以及包含與第一化合物半導體不同的第二化合物半導體的第二層交替堆疊的超晶格結構。
第一化合物半導體及第二化合物半導體中的每一個可以包含III-V族半導體化合物。
第一化合物半導體的化學式可以為AB(其中A為III族元素並且B為V族元素)，並且第二化合物半導體的化學式可以為A xC 1-xB(其中0 ≤ x ＜ 1，A及C為III族元素，並且B為V族元素)。
第一層及第二層中的每一個可以為單晶層。
其他實施例的進一步的細節將在詳細說明中進行闡述並且在附圖中示出。
根據一個或多個實施例的發光元件可以包含：包含複數個半導體層的發光元件核心、以及位於(例如，圍繞)發光元件核心的側表面(或外周層)上的第一元件絕緣層。第一元件絕緣層可以直接位於發光元件核心的側表面上，並且可以為包含具有單晶結構的絕緣材料的單晶絕緣層。當第一元件絕緣層為單晶絕緣層時，單晶絕緣層可以直接位於發光元件核心體的表面(側表面)上，使得發光元件核心的表面可以具有表面處理效應(surface-treated effect)，因此可以改善發光元件核心的表面缺陷。
此外，當發光元件進一步包含在第一元件絕緣層的外表面上的第二元件絕緣層時，第一元件絕緣層可以設置在發光元件核心與第二元件絕緣層之間以將發光元件核心與第二元件絕緣層的內部缺陷物理地分隔開，並且防止或減少雜質從第二元件絕緣層擴散至發光元件核心的複數個半導體層，從而改善發光元件的元件效率及可靠性。
根據一個或多個其他實施例的發光元件可以包含發光元件核心，其包含複數個半導體層以及位於(例如，圍繞)發光元件的側表面(或外周面)上的第一元件絕緣層，並且具有異質的第一層及第二層交替堆疊的超晶格結構。第一層及第二層中的每一個可以為單晶絕緣膜。在此情況下，第一層及第二層中的每一個可以形成為具有等於或小於臨界厚度的厚度，進而維持單晶結構，並且第一元件絕緣層可以具有將單晶絕緣膜堆疊為複數個層的結構，因此可以形成為具有大的(例如，適當的)厚度。因此，可以改善第一元件絕緣層的絕緣特性以及第一元件絕緣層在防止或減少雜質擴散方面的阻擋作用，從而可以改善發光元件的可靠性。
此外，當發光元件核心的複數個半導體層中的至少一個包含III族及V族半導體材料時，第一元件絕緣層中所包含的第一層及第二層中的每一個可以為包含III-V族半導體化合物的化合物半導體層。因此，可以最小化或減少包含在發光元件核心的半導體層中的材料與第一層及第二層中的材料之間的晶格常數差異，並且可以包含有具有高品質的第一元件絕緣層，從而可以提高發光元件的元件效率及可靠性。
本揭露的實施例的一個或多個態樣更透過包含具有作為單晶絕緣層的第一元件絕緣層的發光元件，或者包含具有超晶格結構的第一元件絕緣層的發光元件，來提供一種具有改善的顯示品質的顯示裝置。
根據一個或多個實施例的顯示裝置可以包含具有改善的元件效率及可靠性的發光元件，以具有改善的顯示品質。
本揭露的功效不限定於上述功效，並且各種其他功效包含在說明書中。
本揭露將在下文中參照附圖以更詳細地說明本揭露的實施例。然而，所說明的實施例可以以各種不同的形式實現，並且不應被解釋為僅限定於本文中所示出的實施例。相反地，作為示例提供的這些實施例將使得本揭露更加透徹且完整，並將本揭露的範圍充分傳達給本領域具有通常知識者。
可以理解的是，當一層被稱作在另一層或基板「上(on)」，它可以直接在另一層或基板之上(例如，其之間不具有中間層)，或者可以存在中間元件或層。在通篇說明書中，相同的元件符號表示相同的組件。
空間相對術語如「下(beneath)」、「下(below)」、「低於(lower)」、「上(upper)」、「底(bottom)」、「頂(top)」、及其相似詞，在本文中僅用於方便說明附圖中示出的一個元件或特徵與另一個元件或特徵之間的關係。可以理解的是，除了附圖中所描繪的方向之外，空間相對術語也意圖包含使用或操作中的裝置的不同方向。例如，當一個附圖中的裝置被翻轉後，被說明為在其他元件或特徵「下(below)」或「下(beneath)」的元件將被定向為在其他元件或特徵「上(above)」或「上(over)」。因此，術語「下(below)」可以包含上方及下方兩個方向。裝置可以以其他方式定向(例如，旋轉90度或其他定向)，並且本文中使用的空間相對術語應做相對應的解釋。
可以理解的是，儘管術語「第一(first)」、「第二(second)」等在本文中可以用於說明各種類型的元件，但這些元件不應受到這些術語的限定。這些術語僅用於將一個元件與另一個元件區分開。例如，在不脫離本揭露的教示的範圍的狀況下，下文中的第一元件可以稱作第二元件。同樣地，第二元件可以稱作第一元件。
在本文所使用的單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」也意圖包含複數形式，除非上下文明確地另外指出。
可以進一步理解的是，在說明書中使用術語「包含(include)」、「包含(including)」、「包含(comprises)」、及/或「包含(comprising)」時，表示指定所陳述的特徵、步驟、操作、元件、及/或組件存在，但不排除一個或複數個其他特徵、步驟、操作、元件、及/或組件的存在或添加。
如本文所使用的，術語「使用(use)」、「使用(using)」、及「使用(used)」可以分別與術語「利用(utilize)」、「利用(utilizing)」、及「利用(utilized)」同義。
如本文中使用的，當諸如「中的至少一個(at least one of)」、「中的一個(one of)」、及「選自於「selected from」」的表達出現在元件列表之前時，其修飾整個元件列表並且不修飾列表中的個別元件。例如，「a、b及c中的至少一個(at least one of a, b and c)」、「a、b或c中的至少一個(at least one of a, b and c)」、以及「選自於包含a、b及c的群組中的至少一個(at least one selected from the group consisting of a, b and c)」可以理解為僅a、僅b、僅c、a及b兩者(例如，同時)、a及c兩者(例如，同時)、b及c兩者(例如，同時)、a、b及c全部、或其變體。
如本文中使用的，術語「及/或(and/or)」包含一個或多個相關所列項目的任意及所有組合。進一步地，當在說明本揭露的實施例時所使用的「可以(may)」表示「本揭露的一個或多個實施例」。
如本文使用的術語「實質上(substantially)」、「約(about)」、及其他相似術語被用作近似詞而非度量詞，並且旨在用於解釋測量值及計算值的固有誤差，且可以被本揭露所屬領域具有通常知識者所認可。如本文中使用的，「約(about)」或「約(approximately)」包含所述值，並且表示在考量到相關的測量以及與特定量的測量相關的誤差(即，測量系統的限制)的情況下，由本領域具有通常知識者所確定的特定值的可接受偏差範圍內。舉例來說，「約(about)」可以表示在一個或多個標準差內，或者在所述值的±30%、20%、10%、5%內。
任何本文中所述的數值範圍意圖包含在所述範圍內的具有相同數值精確度的所有子範圍。例如，一個範圍「1.0至10.0」意圖包含所述最小值1.0及所述最大值10.0之間(及包含)的所有子範圍，也就是說，其具有大於或等於1.0的最小值及小於或等於10.0的最大值，例如，2.4至7.6。任何本文中所述的最大數值限制可以包含所有較低的數值限制，且本說明書中所述的所有最小數值限制可以包含所有較高的數值限制。因此，申請人保留修正本說明書(包含申請專利範圍)的權利，以明確列舉包含在本文明確列舉的範圍內的任何子範圍。
在下文中，將參照附圖來說明實施例。
第1圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的示意透視圖。第2圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖。
參照第1圖及第2圖，發光元件ED為粒子型(particle type)元件(例如，粒子元件)，並且可以具有桿狀及/或圓柱狀，其具有設定或預定的縱橫比。發光元件ED可以具有在一個方向X上延伸的形狀，發光元件ED在延伸方向(或長度方向X)上的長度可以大於發光元件ED的直徑，並且發光元件ED的縱橫比可以為1.2:1至100:1，但本揭露不限定於此。例如，發光元件ED可以具有諸如圓柱狀、桿狀、線狀、及/或管狀的形狀，或者可以具有諸如立方體狀、長方體狀、及/或六角柱狀的多角柱形狀，或者可以具有在一個方向上延伸並且具有部分傾斜的外表面的形狀。在下文中，在用於說明發光元件ED的形狀的附圖中，術語「一個方向X」、「發光元件ED的延伸方向X」、以及「發光元件ED的長度方向X」可以互換地使用。
發光元件ED可以具有奈米層級(例如，大於1nm且小於1μm)至微米層級(例如，大於1μm且小於1mm)的尺寸。在一個或多個實施例中，發光元件ED在長度及直徑上皆可以具有奈米層級的尺寸或具有微米層級的尺寸。在一些其他實施例中，發光元件ED的直徑可以具有奈米層級的尺寸，而發光元件ED的長度可以具有微米層級的尺寸。在一些實施例中，一些發光元件ED具有奈米層級的直徑及/或長度，而其他發光元件ED可以具有微米層級的直徑及/或長度。
在一個或多個實施例中，發光元件ED可以為無機發光二極體。無機發光二極體可以包含複數個半導體層。例如，無機發光二極體可以包含第一導電類型(例如，n型)半導體層、第二導電類型(例如，p型)半導體層、以及插置於第一導電類型半導體層與第二導電型半導體層之間的主動半導體層。主動半導體層可以接收分別從第一導電類型半導體層及第二導電類型半導體層提供的電洞及電子，並且到達主動半導體層的電洞及電子可以相互結合以發射光。此外，無機發光二極體可以在兩個電極之間對齊，其中當在彼此面對的兩個電極之間在設定或特定方向上形成電場時將會形成極性。
發光元件ED可以包含發光元件核心30、第一元件絕緣層39、以及第二元件絕緣層38。
發光元件核心30可以具有在一個方向X上延伸的形狀。發光元件核心30可以具有桿狀及/或圓柱狀的形狀。然而，本揭露不限定於此，並且發光元件核心30可以具有諸如立方體狀、長方體狀、及/或六角柱狀的多角柱形狀，或者可以具有在一個方向上延伸並且具有部分傾斜的外表面的形狀。
發光元件核心30可以包含第一半導體層31、第二半導體層32、發光層33、以及元件電極層37。第一半導體層31、發光層33、第二半導體層32、以及元件電極層37可以在作為發光元件核心30的長度方向的一個方向X上依序序地堆疊。
第一半導體層31可以摻雜有第一導電類型的摻雜劑。第一導電類型可以為n型，並且第一導電類型的摻雜劑可以為矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、及/或其相似物。例如，第一半導體層31可以為n型半導體。在一個或多個實施例中，第一半導體層31可以由摻雜有n型矽(Si)的n型氮化鎵(n-GaN)製成。
第二半導體層32可以與第一半導體層31分隔開，且其之間插置有發光層33。第二半導體層32可以摻雜有第二導電類型的摻雜劑。第二導電類型可以為p型，並且第二導電類型的摻雜劑可以為鎂(Mg)、鋅(Zn)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、及/或其相似物。例如，第二半導體層32可以為p型半導體。在一個或多個實施例中，第二半導體層32可以由摻雜有p型鎂(Mg)的p型氮化鎵(p-GaN)製成。
儘管在第1圖及第2圖中已經示出了第一半導體層31及第二半導體層32中的每一個配置為單個層，但是本揭露不限定於此。第一半導體層31及第二半導體層32中的每一個可以進一步包含更多的層，例如，包覆層(clad layer)及/或拉伸應變屏障減少(Tensile Strain Barrier Reducing，TSBR)層，其取決於發光層33中所包含的材料。
發光層33可以設置在第一半導體層31與第二半導體層32之間。發光層33可以包含具有單量子井結構或多量子井結構的材料。發光層33可以根據透過第一半導體層31及第二半導體層32施加的電訊號來透過電子-電洞對的結合以發射光。例如，當發光層33配置為發射出藍色波長帶的光時，發光層33可以包含諸如氮化鋁鎵(AlGaN)及/或氮化鋁銦鎵(AlGaInN)的材料，但不限定於此。
在一些實施例中，發光層33可以包含具有大帶隙能量的半導體材料以及具有小帶隙能量的半導體材料交替堆疊的結構，並且可以包含其他的III族至V族半導體材料，其取決於發射光的波長帶。發光層33發射的光不限定於藍色波長帶的光，並且在一些實施例中，發光層33可以發射出紅色及/或綠色波長帶的光。
從發光層33發射的光不僅可以沿著作為發光元件ED的長度方向的一個方向X朝向發光元件ED的兩個端面發射，而且可以朝向發光元件ED的側表面發射。從發光層33發射出的光的發射方向不限定於單個方向。
元件電極層37可以設置在第二半導體層32與電極之間，並且可以用於在發光元件ED的兩端及電極彼此電性連接(例如，電性耦接)時減小電阻，以向第一半導體層31及第二半導體層32施加電訊號。元件電極層37可以包含鋁(Al)、鈦(Ti)、銦(In)、金(Au)、銀(Ag)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、或氧化銦錫鋅(ITZO)中的至少一種。元件電極層37也可以包含n型或p型摻雜的半導體材料。雖然在第1圖及第2圖中已經示出了元件電極層37位於第二半導體層32上，但是本揭露不限定於此。例如，元件電極層37也可以進一步位於第一半導體層31上以設置在第一半導體層31與電極之間。
第一元件絕緣層39可以圍繞發光元件核心30的側表面(或外周面)。第一元件絕緣層39可以圍繞包含在發光元件核心30中的複數個半導體層及/或元件電極層的側表面。第一元件絕緣層39可以至少圍繞第一半導體層31、發光層33、以及第二半導體層32的側表面，並且可以在發光元件核心30所延伸的一個方向X上延伸。
第一元件絕緣層39可以圍繞發光元件核心30的側表面，但可以暴露出發光元件核心30的兩個端面。第一元件絕緣層39不位於發光元件核心30的任意一個端面上(第1圖中的發光元件核心30的上表面及下表面)，使得發光元件核心30的元件電極層37及第一半導體層31可以至少部分由第一元件絕緣層39暴露出。
在一個或多個實施例中，第一元件絕緣層39可以包含具有單晶結構的絕緣材料。例如，第一元件絕緣層39可以為單晶絕緣層39。在下文中，為了便於解釋，術語「第一元件絕緣層39」及「單晶絕緣層39」可以相對於相同的元件符號「39」來互換地使用。
第一元件絕緣層39可以包含具有單晶結構的絕緣材料，並且包含在第一元件絕緣層39中的絕緣材料可以為具有比包含在發光元件核心30中的複數個半導體層中的材料高的介電常數的材料。例如，包含在第一元件絕緣層39中的材料的介電常數可以大於包含在發光元件核心30的複數個半導體層中的材料的介電常數。由於第一元件絕緣層39包含的絕緣材料具有單晶結構並且具有比包含在複數個半導體層中的材料高的介電常數，因此第一元件絕緣層39可以發揮改善包含在發光元件核心30中的複數個半導體層的表面缺陷的功效，其將在下文更詳細地說明。
在第一半導體層31、第二半導體層32、以及發光層33包含氮化鎵的一個或多個實施例中，第一元件絕緣層39可以包含具有大於氮化鎵的介電常數的單晶絕緣材料。在一個或多個實施例中，第一元件絕緣層39可以包含具有單晶結構的氮化鋁(AlN)、具有單晶結構的氧化鋁(Al xO y)、及/或其相似物。
第一元件絕緣層39可以直接位於發光元件核心30的側表面上。第一元件絕緣層39可以與發光元件核心30的側表面直接接觸。因此，第一元件絕緣層39的內表面可以與發光元件核心30的側表面接觸。由於第一元件絕緣層39包含具有單晶結構的絕緣材料並且直接形成在發光元件核心30的側表面上，因此第一元件絕緣層39可以對發光元件核心30的第一半導體層31、第二半導體層32、以及發光層33的側表面進行表面處理(surface-treat)，以改善形成在發光元件核心30的複數個半導體層的側表面上的表面缺陷。形成在發光元件核心30的側表面上的表面缺陷可以為在製造發光元件ED的製程中用於形成發光元件核心30的蝕刻製程中暴露在最外層的半導體層的表面上所發生的缺陷，如在下文中更詳細說明的。
在一個或多個實施例中，第一元件絕緣層39可以插置於發光元件核心30與第二元件絕緣層38之間，並且可以用於防止或減少形成於第二元件絕緣層38的內部的缺陷，及/或防止或者減少雜質從第二元件絕緣層38擴散至發光元件核心30的複數個半導體層(例如，第一半導體層31、第二半導體層32、以及發光層33)。例如，第一元件絕緣層39可以插置於發光元件核心30與第二元件絕緣層38之間，並且可以用於將發光元件核心30與第二元件絕緣層38彼此物理地分隔開。
第一元件絕緣層39可以具有設定的或預定的厚度d1，並且可以形成於發光元件核心30的側表面上。形成在發光元件核心30的側表面上的第一元件絕緣層39可以透過在發光元件核心30的側表面(或外周面)上形成具有單晶結構的第一絕緣材料層390(參照第14圖)並且接續移除第一絕緣材料層390的一部分來形成，如下文中更詳細說明的。
同時，為了使得形成在發光元件核心30的側表面上的第一元件絕緣層39維持單晶結構，第一元件絕緣層39應形成為具有等於或小於臨界厚度的厚度d1。在本說明書中，「臨界厚度」可以定義為薄膜在形成薄膜的製程中維持單晶結構的厚度。在一個或多個實施例中，第一元件絕緣層39的厚度d1可以在等於或小於包含在第一元件絕緣層39中的材料的臨界厚度的範圍內。例如，當第一元件絕緣層39包含單晶結構的氮化鋁(AlN)，第一元件絕緣層39的厚度d1可以在5nm或以下的範圍內。在此情況下，可以形成第一元件絕緣層39以維持單晶結構。
第二元件絕緣層38可以設置在第一元件絕緣層39的外表面(或外周面)上。第二元件絕緣層38可以圍繞第一元件絕緣層39的外表面(或外周面)。
第二元件絕緣層38可以圍繞第一元件絕緣層39的外表面(或外周面)，並且可以在一個方向X上延伸。第二元件絕緣層38可以覆蓋發光元件核心30的側表面，但可以與第一元件絕緣層39相似地暴露出發光元件核心30的兩端面。在第1圖及第2圖中，第二元件絕緣層38形成為在發光元件ED的長度方向X上延伸以覆蓋第一半導體層31至元件電極層37的側表面，但本揭露不限定於此。例如，第二元件絕緣層38可以僅覆蓋包含發光層33在內的一些半導體層的側表面，也可以覆蓋元件電極層37的側表面的一部分區域，而暴露出元件電極層37的側表面的另一部分區域。
第二元件絕緣層38可以用於保護發光元件核心30的第一半導體層31、第二半導體層32、以及發光層33。第二元件絕緣層38可以防止或降低當發光層33與電極直接接觸以使得電訊號透過此電極傳輸至發光元件ED時可能發生的電短路的風險。
第二元件絕緣層38可以包含具有絕緣特性的材料。例如，第二元件絕緣層38可以包含氧化矽(SiO x)、氮化矽(SiN x)、氮氧化矽(SiO xN y)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al xO y)、氧化鈦(TiO x)、氧化鋯(ZrO x)、氧化鉿(HfO x)、及/或其相似物。
根據一個或多個實施例的發光元件ED可以包含第一元件絕緣層(或單晶絕緣層)39，其圍繞(例如，包圍)包含複數個半導體層的發光元件核心30的側表面，並且第一元件絕緣層39可以包含具有單晶結構的絕緣材料。由於單晶絕緣層(第一元件絕緣層39)具有單晶結構並且設置為用以在第二元件絕緣層38與發光元件核心30的半導體層之間形成物理介面，因此單晶絕緣層(第一元件絕緣層39)可以防止或減少雜質從第二元件絕緣層38擴散至發光元件核心30的複數個半導體層，並且可以將第二元件絕緣層38與發光元件核心30的複數個半導體層的內部缺陷彼此物理地分隔開。
根據一個或多個實施例，在製造發光元件ED的製程中用於形成發光元件核心30的蝕刻製程中，半導體材料的缺陷可能發生在位於最外部而暴露於蝕刻劑的發光元件核心30的複數個半導體層的表面上。形成在發光元件核心30的複數個半導體層的側表面上的表面缺陷可能導致注入至半導體層中的電子的洩漏及/或注入至半導體層中的電洞的捕獲，並且可能阻礙電子與電洞的結合，而導致發光元件ED的光效率降低。
在根據實施例的發光元件ED中，第一元件絕緣層39可以具有單晶結構並且直接位於在發光元件ED的製造過程中可能出現表面缺陷的發光元件核心30的側表面上。因此，發光元件核心30的側表面可以透過(例如，由於)第一元件絕緣層39而具有表面處理的功效。例如，單晶絕緣層(第一元件絕緣層39)形成於發光元件核心30的複數個半導體層的側表面上，從而可以降低發光元件核心30的表面上的位錯密度(dislocation density)。因此，透過第一元件絕緣層39來改善形成在發光元件核心30的側面上的表面缺陷，可以改善發光元件ED的元件效率及可靠性。
在一個或多個實施例中，第一元件絕緣層39可以形成為具有等於或小於包含在第一元件絕緣層39中的材料的臨界厚度的厚度。因此，第一元件絕緣層39可以形成單晶絕緣層，其具有良好單晶性或者適當地維持的單晶性。因此，作為單晶絕緣層的第一元件絕緣層39可以進一步改善發光元件核心30的表面缺陷，並且可以改善其防止或減少雜質從第二元件絕緣層38擴散至發光元件核心30的複數個半導體層的外側的效果。
第3圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖。
參照第3圖，根據實施例的發光元件ED與根據第2圖的一個或多個實施例的發光元件的不同之處在於其未設置有第二元件絕緣層38。
在未設置有第二元件絕緣層38的實施例中，可以不限制第一元件絕緣層39的厚度(例如，可以為任意合適的厚度)，以使得第一元件絕緣層39保護發光元件核心30的複數個半導體層。第一元件絕緣層39的厚度可以在2nm至5nm(或2nm至小於5nm)的範圍內，但不限定於此。第一元件絕緣層39的厚度可以根據第一元件絕緣層39的形成方法而適當地變更。
第4圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖。
參照第4圖，根據實施例的發光元件ED與根據第2圖的一個或多個實施例的發光元件的不同之處在於其第二元件絕緣層38_1包含複數個元件絕緣膜。
例如，第二元件絕緣層38_1可以包含第一元件絕緣膜381及第二元件絕緣膜382。
第一元件絕緣膜381可以設置在第一元件絕緣層39的外表面(或外周面)上。第一元件絕緣膜381可以圍繞第一元件絕緣層39的外表面(或外周面)。第一元件絕緣膜381所包含的結構及材料可以與上述第二元件絕緣層38的結構及材料實質上相同。例如，第一元件絕緣膜381可以包含氧化矽(SiO x)、氮化矽(SiN x)、氮氧化矽(SiO xN y)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al xO y)、氧化鈦(TiO x)、氧化鋯(ZrO x)、氧化鉿(HfO x)、及/或其相似物。
第二元件絕緣膜382可以設置在第一元件絕緣膜381的外表面(或外周面)上。第二元件絕緣膜382可以圍繞第一元件絕緣膜381的外表面(或外周面)，並且可以在一個方向X上延伸。第二元件絕緣膜382可以覆蓋發光元件核心30的側表面，但可以與第一元件絕緣膜381相似地暴露出發光元件核心30的兩個端面。在第4圖中，第二元件絕緣膜382形成為在發光元件ED的長度方向X上延伸以覆蓋第一半導體層31至元件電極層37的側表面，但本揭露不限定於此。
第二元件絕緣膜382可以用於保護第一元件絕緣膜381。例如，第二元件絕緣膜382可以圍繞第一元件絕緣膜381的外表面(或外周面)並且可以用於防止或減少在形成第二絕緣層520(參照第20圖)及/或顯示裝置10的其他元件(參照第18圖)的製程中對第一元件絕緣膜381或發光元件核心30的損傷。
第二元件絕緣膜382可以包含，例如氧化矽(SiO x)、氮化矽(SiN x)、氮氧化矽(SiO xN y)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al xO y)、氧化鈦(TiO x)、氧化鋯(ZrO x)、氧化鉿(HfO x)、及/或其相似物。
在第4圖中已經說明了第二元件絕緣膜382可以完全地(例如，完整地)覆蓋第一元件絕緣膜381的外表面(或外周面)，但本揭露不限定於此。例如，第二元件絕緣膜382也可以在發光元件ED的元件電極層37所在的一端暴露出第一元件絕緣膜381的外表面(或外周面)的一部分。
第5圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖。第6圖為第5圖的區域P的放大圖。
參照第5圖，根據實施例的發光元件ED與根據第2圖的一個或多個實施例的發光元件的不同之處在於其第一元件絕緣層39_1具有超晶格結構。
參照第5圖及第6圖，第一元件絕緣層39_1可以包含具有單晶結構的化合物半導體層。例如，第一元件絕緣層39_1也可以具有包含第一化合物半導體的第一層391以及包含與第一化合物半導體不同的第二化合物半導體的第二層392彼此交替且重複地堆疊的超晶格結構。雖然在第5圖及第6圖中已經說明了第一層391及第二層392在第一元件絕緣層39_1中交替堆疊多次(例如，三次)，但是本揭露不限定於此。例如，第一元件絕緣層39_1也可以具有第一層391及第二層392交替堆疊少於三次的結構，或者具有第一層391及第二層392交替堆疊三次以上的結構。
第一元件絕緣層39_1的第一層391及第二層392可以在垂直於發光元件核心30的側表面的方向上從發光元件核心30的側表面開始交替且依序地堆疊。例如，第一層391可以直接位於發光元件核心30的側表面(或外周面)上且可以圍繞發光元件核心30的外表面(或外周面)，並且第二層392可以位於第一層391的外表面(或外周面)上且可以圍繞第一層391的外表面(或外周面)。
第一層391可以包含具有單晶結構的化合物半導體。例如，第一層391可以被稱作第一化合物半導體層391或第一單晶絕緣膜391。在本說明書中，為了便於解釋，術語「第一層391」、「第一化合物半導體層391」、或者「第一單晶絕緣膜391」可以相對於相同的元件符號「391」來互換地使用。
在一個或多個實施例中，第一層391可以包含III-V族的半導體化合物。第一層391可以包含化學式為AB(其中A為III族元素並且B為V族元素)的半導體化合物。例如，第一層391可以包含氮化鋁，但不限定於此。
在一個或多個實施例中，第一層391可以具有單晶結構。為了使得第一層391具有單晶結構，第一層391的厚度d11可以在等於或小於包含在第一層391中的材料的臨界厚度的範圍內。例如，第一層391的厚度d11可以在5nm或更小的範圍內，例如，在2nm至3nm的範圍內。在此情況下，第一層391可以為形成為單晶結構的第一單晶絕緣膜391。
第二層392可以包含III-V族的半導體化合物，但可以包含與第一層391的材料不相同的材料。第二層392可以包含化學式為A xC 1-xB(其中0 ≤ x ＜ 1，A及C為III族元素，並且B為V族元素)。例如，第二層392可以包含氮化鋁鎵(Al xGa 1-xN)，但不限定於此。
在一個或多個實施例中，第二層392可以具有單晶結構。為了使得第二層392具有單晶結構，第二層392的厚度d12可以在等於或小於包含在第二層392中的材料的臨界厚度的範圍內。例如，第二層392的厚度d12可以在5nm或更小的範圍內，例如，在2nm至3nm的範圍內。在此情況下，第二層392可以為形成為單晶結構的第二單晶絕緣膜(第二層392)。
在一個或多個實施例中，包含在第一元件絕緣層39_1中的第一層391的厚度d11與第二層392的厚度d12可以彼此相同。然而，本揭露不限定於此，並且在一些實施例中，包含在第一元件絕緣層39_1中的第一層391的厚度d11與第二層392的厚度d12可以彼此不相同。
在一個或多個實施例中，第一元件絕緣層39_1可以具有氮化鋁(AlN)/氮化鋁鎵(Al xGa 1-xN)(0 ≤ x ＜ 1)超晶格結構，其中包含氮化鋁(AlN)的第一層391及包含氮化鋁鎵(Al xGa 1-xN)的第二層392交替地堆疊(例如，多次)。由於第一元件絕緣層39_1具有超晶格結構，因此第一元件絕緣層39_1的總厚度d1可以大於包含一個單晶絕緣膜的第一元件絕緣層39_1的總厚度。因此，形成有複數個具有單晶結構的層，從而可以有效或適當地改善發光元件核心30的表面缺陷，並且更可以改善第一元件絕緣層39_1的絕緣可靠性。
當第一元件絕緣層39_1具有超晶格結構時，包含在第一元件絕緣層39_1中的第一層391及第二層392中的每一個可以透過金屬有機化學氣相沉積法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition Method，MOCVD)或者原子層沉積(Atomic Layer Deposition，ALD)來形成。在一個或多個實施例中，包含在第一元件絕緣層39_1中的第一層391及第二層392中的每一個可以透過在低溫下執行的原子層沉積(ALD)來形成。因此，第一層391及第二層392中的每一個可以包含III-V族的半導體化合物並且可以形成為具有單晶結構的層。
在本實施例中，第一元件絕緣層39_1具有複數個層交替堆疊的超晶格結構，使得第一元件絕緣層39_1可以在維持單晶結構的同時形成為具有大的(例如，適當的)厚度d1。因此，第一元件絕緣層39_1可以有效地或適當地防止或減少雜質從外部及/或第二元件絕緣層38擴散至發光元件核心30的半導體層。因此，可以改善發光元件ED的元件效率及可靠性。
第7圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖。
參照第7圖，根據實施例的發光元件ED與根據第5圖的實施例的發光元件的不同之處在於其第二元件絕緣層38_1包含複數個元件絕緣膜。
例如，第二元件絕緣層38_1可以包含第一元件絕緣膜381及第二元件絕緣膜382。根據實施例的第二元件絕緣層38_1的第一元件絕緣膜381及第二元件絕緣膜382可以包含與第4圖的第一元件絕緣膜381及第二元件絕緣膜382相同的結構及材料。
第一元件絕緣膜381可以圍繞構成第一元件絕緣層39_1的外表面(或外周面)的第二層392的外表面(或外周面)。第一元件絕緣膜381可以保護發光元件核心30的第一半導體層31、第二半導體層32、以及發光層33，並且可以防止或降低當發光層33與電極直接接觸以使得電訊號透過此電極傳輸至發光元件ED時可能發生的電短路的風險。第二元件絕緣膜382可以發揮保護第一元件絕緣膜381的作用。
第8圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖。
參照第8圖，根據實施例的發光元件ED與根據圖7的實施例的發光元件的不同之處在於其第二元件絕緣層38_2包含第一元件絕緣膜381及第三元件絕緣膜383，並且具有超晶格結構的第一元件絕緣層39_1插置於第一元件絕緣膜381與第三元件絕緣膜383之間。
例如，第二元件絕緣層38_2可以包含第一元件絕緣膜381及第三元件絕緣膜383。
第三元件絕緣膜383可以圍繞發光元件核心30的側表面。第三元件絕緣膜383可以直接位於發光元件核心30的側表面上。第三元件絕緣膜383可以包含具有絕緣特性的材料。例如，第三元件絕緣膜383可以包含氧化矽(SiO x)、氮化矽(SiN x)、氮氧化矽(SiO xN y)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al xO y)、氧化鈦(TiO x)、氧化鋯(ZrO x)、氧化鉿(HfO x)、及/或其相似物。
第一元件絕緣膜381可以設置在第三元件絕緣膜383的外表面(或外周面)上並且可以圍繞第三元件絕緣膜383的外表面。第一元件絕緣膜381可以與第三元件絕緣膜383分隔開。
第一元件絕緣層39_1可以設置在第一元件絕緣膜381與第三元件絕緣膜383之間。第一元件絕緣層39_1可以位於第三元件絕緣膜383的外表面上，並且第一元件絕緣膜381可以位於第一元件絕緣層39_1的外表面(或外周面)上。
在一個或多個實施例中，第二元件絕緣層38_2可以進一步包含位於第三元件絕緣膜383與第一元件絕緣層39_1之間的元件絕緣膜。在此情況下，第一元件絕緣層39_1可以位在附加地位於第三元件絕緣膜383上的元件絕緣膜的外表面(或外周面)上。
第9圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的示意透視圖。第10圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的示意透視圖。
第9圖及第10圖示出了具有各種形狀的發光元件ED的實施例。例如，根據第9圖的實施例的發光元件ED可以在一個方向上延伸並且可以具有六角柱形狀。根據第9圖的實施例的發光元件ED的發光元件核心30可以具有六角柱形狀，並且第一元件絕緣層39及第二元件絕緣層38可以位於發光元件核心30的複數個側表面上，從而圍繞發光元件核心30的複數個側表面。根據第10圖的實施例的發光元件ED可以在一個方向X上延伸並且可以具有截圓錐(truncated cone)形狀。根據第10圖的實施例的發光元件ED可以具有截圓錐形狀。
在下文中，將參照圖式以依據其執行順序來說明根據第2圖的一個或多個實施例的發光元件ED的製造製程，但本揭露的實施例不限定於此。
第11圖至第17圖為發光元件的製造方法的工序的剖面圖。
在下文中，第一方向DR1、第二方向DR2、以及第三方向DR3定義為如發光元件ED的製造製程的圖式中所示。第一方向DR1及第二方向DR2可以為彼此垂直(或實質上垂直)的方向，並且第三方向DR3可以為垂直於(或實質上垂直)第一方向DR1及第二方向DR2所在的平面的方向。
第三方向DR3可以為平行於(或實質上平行於)一個方向X的方向，方向X為形成在下部基板1000上的發光元件ED的延伸方向。在本說明書中，除非另有說明，「上部(upper portion)」可以表示在第三方向DR3上的一側並且可以表示發光元件ED的複數個半導體層堆疊在下部基板1000的一個表面(或上表面)上的方向，並且「上表面(upper surface)」可以表示面向第三方向DR3的一側的表面。此外，「下部(lower portion)」可以表示在第三方向DR3上的另一側，「下表面(lower surface)」可以表示面向第三方向DR3上的另一側的表面。
首先，參照第11圖，準備下部基板1000。
在一個或多個實施例中，下部基板1000可以包含基底基板1100及位於基底基板1100上的緩衝材料層1200。
基底基板1100可以包含藍寶石(Al xO y)基板及諸如玻璃基板的透明基板。然而，本揭露不限定於此，基底基板1100可以進一步包含由氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、矽(Si)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、及/或其相似物製成的導電基板。在一個或多個實施例中，基底基板1100可以為藍寶石基板(Al xO y)。
複數個半導體層可以形成在基底基板1100上。複數個半導體層可以透過磊晶成長法(epitaxial method)在基底基板1100上成長種晶而形成。形成半導體層的方法可以為電子束沉積(electron beam deposition)、物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，PVD)、化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)、電漿雷射沉積(Plasma Laser Deposition，PLD)、雙型熱蒸鍍(dual-type thermal evaporation)、濺射、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、及/或其相似方法。
緩衝材料層1200可以形成在基底基板1100的一個表面(例如，上表面)上。緩衝材料層1200可以用於減少基底基板1100與第一半導體材料層3100之間的晶格常數差(參照第12圖)，其將在下文中更詳細地說明。緩衝材料層1200可以包含未摻雜的半導體。緩衝材料層1200可以包含與將在下文中更詳細說明的第一半導體材料層3100相同的材料，但可以包含未摻雜第一導電類型摻雜劑或第二導電類型摻雜劑，例如n型摻雜劑或p型摻雜劑，的材料。在第11圖中已經示出了堆疊一層的緩衝材料層1200，但本揭露不限定於此，並且可以進一步形成複數個緩衝材料層1200。根據基底基板1100的類型(或種類)，也可以不設置緩衝材料層1200。
接下來，參照第12圖，在下部基板1000上形成第一堆疊結構3000。
例如，在下部基板1000上形成第一半導體材料層3100、發光材料層3300、第二半導體材料層3200、以及電極材料層3700依序堆疊的第一堆疊結構3000。
根據一個或多個實施例，包含在第一堆疊結構3000中的複數個層可以對應於包含在發光元件核心30中的各個層。例如，第一堆疊結構3000的第一半導體材料層3100、發光材料層3300、第二半導體材料層3200、以及電極材料層3700可以分別對應於發光元件核心30的第一半導體層31、發光層33、第二半導體層32、以及元件電極層37，並且可以包含與各層所包含的材料相同的材料。
接下來，參照第13圖，透過蝕刻第一堆疊結構3000形成複數個彼此間隔開的發光元件核心30。
例如，如第13圖所示的彼此間隔開的發光元件核心30可以透過在垂直於(或實質上垂直於)下部基板1000的上表面的方向上，例如在第三方向DR3上，蝕刻第一堆疊結構3000的製程來形成。第一堆疊結構3000可以透過適當的圖案成形方法(patterning method)來蝕刻。例如，可以透過在第一堆疊結構3000上形成蝕刻遮罩層並且沿著蝕刻遮罩層在第三方向DR3上蝕刻第一堆疊結構3000來執行圖案成形方法。
例如，蝕刻第一堆疊結構3000的製程可以為乾式蝕刻法、濕式蝕刻法、反應離子蝕刻(Reactive Ion Etching，RIE)法、電感耦合電漿反應離子蝕刻(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching，ICP-RIE)法、及/或其相似方法。在使用乾式蝕刻的情況下，各向異性蝕刻(anisotropic etching)是可能的，且因此乾式蝕刻可以適用於垂直蝕刻。在一個或多個實施例中，可以使用乾式蝕刻法及濕式蝕刻法來執行對第一堆疊結構3000的蝕刻。例如，第一堆疊結構3000透過乾式蝕刻在第三方向DR3上進行蝕刻，並且接續透過濕式蝕刻法來進行蝕刻，其為各向異性蝕刻法，使得蝕刻後的側壁可以位於垂直於(或實質上垂直於)下部基板1000的上表面的平面上。
由於在蝕刻第一堆疊結構3000的製程中使用的蝕刻劑，透過蝕刻第一堆疊結構3000形成的複數個發光元件核心30的表面上可能出現缺陷。例如，半導體材料的缺陷可能發生在包含在複數個發光元件核心30中的每一個中的半導體層的表面上。形成在發光元件核心30的外表面上的缺陷可能導致注入至半導體層中的電子的洩漏及/或注入至半導體層中的電洞的捕獲，並且可能阻礙電子與電洞的結合，並且導致發光元件ED的光效率降低。另外，當第二元件絕緣層(例如，第二元件絕緣層38)直接形成在具有表面缺陷的發光元件核心30的外表面上時，雜質可能沿著第二元件絕緣層與發光元件核心30之間的邊界從第二元件絕緣層擴散至半導體，使得發光元件ED的元件可靠性及效率可能降低。
接下來，參照第14圖，在複數個發光元件核心30上形成第一絕緣材料層390。
如上所述，在蝕刻第一堆疊結構3000以形成發光元件核心30的製程中，表面缺陷可能發生在發光元件核心30的半導體層的外表面上，並且具有單晶結構的第一絕緣層材料層390可以直接形成在發光元件核心30的側表面上以減少表面缺陷。
第一絕緣材料層390可以形成在下部基板1000的整個表面上，其不僅形成在發光元件核心30的外表面上，而且形成在由發光元件核心30暴露出的下部基板1000的上表面上。發光元件核心30的外表面可以包含發光元件核心30的上表面及側表面。第一絕緣材料層390可以對應於(例如，可以之後透過後續製程來形成)發光元件ED的第一元件絕緣層39。
在一個或多個實施例中，第一絕緣材料層390可以包含有包含在第一元件絕緣層39中的材料，例如，具有單晶結構的絕緣材料。在一個或多個實施例中，第一絕緣材料層390可以包含具有單晶結構的氮化鋁(AlN)、具有單晶結構的氧化鋁(Al xO y)、及/或其相似物。
如上所述，第一絕緣材料層390需要維持單晶結構以在改善發光元件ED的效率的同時維持發光元件ED的可靠性。因此，第一絕緣材料層390可以形成為具有適於在發光元件核心30的外表面上維持單晶結構的設定或預定的厚度。第一絕緣材料層390的厚度d1可以在等於或小於包含在第一絕緣材料層390中的材料的臨界厚度的範圍內。例如，當第一元件絕緣層39包含具有單晶結構的氮化鋁(AlN)時，第一元件絕緣層39的厚度d1可以在5nm或更小的範圍內。在此情況下，可以形成第一元件絕緣層39以維持單晶結構。
在第一絕緣材料層390包含具有單晶結構的絕緣材料的一個或多個實施例中，第一絕緣材料層390可以透過原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、及/或其相似方法來形成。
在一個或多個實施例中，第一絕緣材料層390可以對應於根據第5圖的實施例的第一元件絕緣層39_1。在此情況下，第一絕緣材料層390可以形成為具有超晶格結構。當第一絕緣材料層390具有超晶格結構時，第一絕緣材料層390可以形成為使得包含具有單晶結構的化合物半導體的複數個層在其中交替堆疊。在此情況下，複數個層中的每一個可以形成為具有等於或小於包含在複數個層中的材料的臨界厚度的厚度。
在第一絕緣材料層390具有超晶格結構的一個或多個實施例中，第一絕緣材料層390的複數個層(例如，複數個單晶絕緣膜)可以透過在低溫下執行原子層沉積(ALD)來形成。
接下來，參照第15圖，在第一絕緣材料層390上形成第二絕緣材料層380。第二絕緣材料層380可以對應於(例如，可以稍後透過後續製程形成)第二元件絕緣層38。因此，第二絕緣材料層380可以包含包含在第二元件絕緣層38中的材料。例如，第二絕緣材料層380可以透過原子層沉積(ALD)及/或化學氣相沉積(CVD)形成。
接下來，參照第16圖，透過部分地移除第一絕緣材料層390及第二絕緣材料層380，以形成圍繞發光元件核心30的側面的第一元件絕緣層39及第二元件絕緣層38。
形成第一元件絕緣層39及第二元件絕緣層38的製程可以包含部分地移除第一絕緣材料層390及第二絕緣材料層380的蝕刻製程，以使得發光元件核心30的一個端面，例如元件電極層37的上表面，分別地暴露出。部分地移除第一絕緣材料層390及第二絕緣材料層380的製程可以透過諸如為各向異性蝕刻的乾式蝕刻、及/或回蝕刻(etch-back)的製程來執行。
接下來，參照第17圖，將複數個發光元件ED與下部基板1000分隔開。將複數個發光元件ED與下部基板1000分隔開的製程沒有具體的限制。例如，將複數個發光元件ED分隔開的製程可以透過物理分隔方法、化學分隔方法、及/或其相似方法來執行。
第18圖為根據本揭露一個或多個實施例的顯示裝置的平面圖。
參照第18圖，顯示裝置10顯示動態影像及/或靜態影像。顯示裝置10可以表示所有適用於提供顯示畫面的電子設備。例如，電視機、筆記型電腦、監視器、告示牌、物聯網(Internet of Things，IoT)、手機、智慧型手機、平板個人電腦(personal computers，PCs)、電子手錶、智慧型手錶、手錶電話、頭戴式顯示器、移動通訊終端、電子筆記本、電子書、可攜式多媒體播放器(portable multimedia players，PMPs)、導航裝置、遊戲機、數位相機、攝錄影機、及其相似物，其可以提供顯示畫面，並且可以包含在顯示裝置10中。
顯示裝置10包含提供顯示畫面的顯示面板。顯示面板的示例可以包含無機發光二極體顯示面板、有機發光顯示面板、量子點發光顯示面板、電漿顯示面板、場發射顯示面板、及其相似物。在下文中，將透過示例的方式說明應用上述發光元件ED，例如無機發光二極體顯示面板，作為顯示面板的示例的情況，但本揭露不限定於此，並且相同的技術精神可以在適合的情況下應用於其他顯示面板。
在下文中，第四方向DR4、第五方向DR5、及第六方向DR6定義為與在用於說明顯示裝置10的一個或多個實施例的附圖中所示的相同。第四方向DR4及第五方向DR5可以為在一個平面內彼此垂直的方向(例如，實質上垂直)。第六方向DR6可以為與第四方向DR4及第五方向DR5所在的平面垂直(例如，實質上垂直)的方向。第六方向DR6垂直於(例如，實質上垂直於)第四方向DR4及第五方向DR5中的每一個。在說明顯示裝置10的一個或多個實施例中，第六方向DR6表示顯示裝置10的厚度方向。
在平面圖中，顯示裝置10可以具有包含長邊及短邊且在第四方向DR4上的長度比在第五方向DR5上的長度長的矩形形狀。顯示裝置10的長邊及短邊在平面圖中相交的角部可以為直角，但不限定於此，並且可以具有以具有圓弧形。顯示裝置10在平面圖中的形狀不限定於上述形狀，並且可以為諸如正方形、具有圓角(頂點)的四邊形、多邊形、及/或圓形等其他合適的形狀。
顯示裝置10的顯示面可以設置在作為厚度方向的第六方向DR6的一側。在用於說明顯示裝置10的實施例中，除非另有說明，否則「上部(upper portion)」可以表示在第六方向DR6上的一側並且可以表示顯示方向，並且「上表面(upper surface)」表示在第六方向DR6上面向該側的表面。此外，「下部(lower portion)」可以表示第六方向DR6的另一側並且可以表示與顯示方向相反的方向，並且「下表面(lower surface)」可以表示面向第六方向DR6的另一側的表面。此外，「左(left)」、「右(right)」、「上(upper)」、及「下(lower)」表示當俯視顯示裝置10時的方向。例如，「右側」表示在第四方向DR4上的一側，「左側」表示在第四方向DR4上的另一側，「上側」表示在第五方向DR5上的一側，並且「下側」表示在第五方向DR5上的另一側。
顯示裝置10可以包含顯示區域DPA及非顯示區域NDA。顯示區域DPA為可以顯示畫面(例如，影像)的區域，非顯示區域NDA為不顯示畫面(例如，影像)的區域。
顯示區域DPA的形狀可以遵循顯示裝置10的形狀。例如，在平面圖中，顯示區域DPA的形狀可以具有矩形形狀，其相似於顯示裝置10的整體形狀。顯示區域DPA可以實質上佔據顯示裝置10的中心。
顯示區域DPA可以包含複數個像素PX。複數個像素PX可以排列在矩陣方向(例如，矩陣方向)上。在平面圖中，各像素PX的形狀可以為矩形或正方形。然而，本揭露不限定於此，各像素PX的形狀可以為各邊相對於一個方向傾斜的菱形。各個像素PXL可以以條紋(stripe)圖案或PenTile ®/PENTILE ®圖案來彼此交替地佈置(PENTILE ®為韓國三星顯示器有限公司的註冊商標)。
非顯示區域NDA可以在顯示區域DPA的周圍。非顯示區域NDA可以完全地或部分地圍繞顯示區域DPA。在一個或多個實施例中，顯示區域DPA可以具有矩形形狀，非顯示區域NDA可以與顯示區域DPA的四個邊相鄰。非顯示區域NDA可以構成顯示裝置10的邊框。包含在顯示裝置10中的佈線、電路驅動器、及/或安裝有外部裝置的焊墊部可以位於非顯示區域NDA中。
第19圖為根據本揭露一個或多個實施例的顯示裝置的一個像素的平面佈局圖。第20圖為根據本揭露一個或多個實施例的沿第19圖的線I-I’截取的剖面圖。
參照第19圖，顯示裝置10的各像素PX可以包含發射區域EMA及非發射區域。發射區域EMA可以定義為從發光元件ED發射的光發射的區域，非發射區域可以定義為從發光元件ED發射的光未抵達且因此其中不發射光的區域。
發射區域EMA可以包含其中設置有發光元件ED的區域及與其相鄰的區域。此外，發射區域可以進一步包含其中從發光元件ED發射的光被其他部件反射及/或折射並且接續發射的區域。
各像素PX可以進一步包含非發射區域中的子區域SA。發光元件ED可以不位於子區域SA中。子區域SA可以在一個像素PX中在平面圖中設置在發射區域EMA的上側。子區域SA可以設置在沿第五方向DR5彼此相鄰(例如，鄰近)佈置的像素PX的發射區域EMA之間。子區域SA可以包含其中電極層200及接觸電極700透過接觸部CT1及CT2彼此電性連接(例如，電性耦合)的區域。
子區域SA可以包含分隔部ROP。子區域SA的分隔部ROP可以為包含在沿第五方向DR5彼此相鄰的各個像素PX中的電極層200中的第一電極210及第二電極220彼此分隔開的區域。
參照第19圖及第20圖，顯示裝置10可以包含基板SUB、基板SUB上的電路元件層、以及電路元件層上的發光元件層。
基板SUB可以為絕緣基板。基板SUB可以由諸如玻璃、石英、及/或聚合物樹脂的絕緣材料來製成。基板SUB可以為剛性基板，但也可以為能夠彎曲、折疊、及/或撓捲(rolled)的撓性基板。
電路元件層可以位於基板SUB上。電路元件層可以包含下部金屬層110、半導體層120、第一導電層130、第二導電層140、第三導電層150、及複數個絕緣膜。
下部金屬層110位於基板SUB上。下部金屬層110可以包含光阻擋圖案BML。光阻擋圖案BML可以在電晶體TR下方以至少覆蓋電晶體TR的主動層ACT的通道區。然而，本揭露不限定於此，可以不設置光阻擋圖案BML。
下部金屬層110可以包含能夠阻擋或減少光的材料。例如，下部金屬層110可以由能夠阻擋或減少光的透射的不透明金屬材料來形成。
緩衝層161可以設置在下部金屬層110上。緩衝層161可以覆蓋下部金屬層110所在的基板SUB的整個表面。緩衝層161可以發揮保護複數個電晶體的功效，以防止濕氣滲透至易受濕氣滲透的基板SUB。
半導體層120位於緩衝層161上。半導體層120可以包含電晶體TR的主動層ACT。如上所述，電晶體TR的主動層ACT可以與下部金屬層110的光阻擋圖案BML重疊。
半導體層120可以包含多晶矽、單晶矽、氧化物半導體、及/或其相似物。在一個或多個實施例中，當半導體層120包含多晶矽時，多晶矽可以透過非晶矽結晶形成。當半導體層120包含多晶矽時，電晶體TR的主動層ACT可以包含摻雜有雜質的複數個摻雜區及位於複數個摻雜區之間的通道區。在一個或多個實施例中，半導體層120可以包含氧化物半導體。氧化物半導體可以為，例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎵(IGO)、氧化銦鋅錫(IZTO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化銦鎵錫(IGTO)、氧化銦鎵鋅錫(IGZTO)、及/或其相似物。
閘極絕緣膜162可以位於半導體層120上。閘極絕緣膜162可以用作電晶體的閘極絕緣膜。閘極絕緣膜162可以形成為多個層，其中包含諸如氧化矽(SiO x)、氮化矽(SiN x)、及/或氮氧化矽(SiO xN y)中的至少一種無機材料的多個層交替地堆疊。
第一導電層130可以位於閘極絕緣膜162上。第一導電層130可以包含電晶體TR的閘電極GE。閘電極GE可以在第六方向DR6上與主動層ACT的通道區重疊，第六方向DR6為基板SUB的厚度方向。
第一層間絕緣膜163可以位於第一導電層130上。第一層間絕緣膜163可以覆蓋閘電極GE。第一層間絕緣膜163可以用作第一導電層130與第一導電層130上的其他層之間的絕緣膜，並且保護第一導電層130。
第二導電層140可以位於第一層間絕緣膜163上。第二導電層140可以包含電晶體TR的汲電極SD1以及電晶體TR的源電極SD2。
電晶體TR的汲電極SD1及源電極SD2可以分別透過穿過第一層間絕緣層163及閘極絕緣膜162的接觸孔電性連接(例如，電性耦接)至電晶體TR的主動層ACT的兩端區域(例如，兩端部)。此外，電晶體TR的源電極SD2可以透過穿過第一層間絕緣膜163、閘極絕緣膜162、及緩衝層161的另一個接觸孔電性連接至下部金屬層110的光阻擋圖案BML。
第二層間絕緣膜164可以在第二導電層140上。第二層間絕緣膜164可以覆蓋電晶體TR的汲電極SD1及電晶體TR的源電極SD2。第二層間絕緣膜164可以用作第二導電層140與第二導電層140上的其他層之間的絕緣膜，並且保護第二導電層140。
第三導電層150可以設置在第二層間絕緣膜164上。第三導電層150可以包含第一電壓線VL1、第二電壓線VL2、以及導電圖案CDP。
第一電壓線VL1可以在基板SUB的厚度方向上與電晶體TR的汲電極SD1的至少一部分重疊。供應至電晶體TR的高電位電壓(或第一源電壓)可以施加至第一電壓線VL1。
第二電壓線VL2可以透過穿過將在下文中更詳細說明的通孔層166及鈍化層165的第二電極接觸孔CTS電性連接(例如，電性耦接)至第二電極220。低於供應至第一電壓線VL1的高電位電壓的低電位電壓(或第二源電壓)可以施加至第二電壓線VL2。例如，供應至電晶體TR的高電位電壓(或第一源電極電壓)可以施加至第一電壓線VL1，並且低於施加至第一電壓線VL1的高電位電壓的低電位電壓(或第二源電壓)可以施加至第二電壓線VL2。
導電圖案CDP可以電性連接(例如，電性耦接)至電晶體TR的源電極SD2。導電圖案CDP可以透過穿過第二層間絕緣膜164的接觸孔電性連接至電晶體TR的源電極SD2。此外，導電圖案CDP可以透過穿過將在下文中更詳細說明的通孔層166及鈍化層165的接觸孔CTD電性連接至第一電極210。電晶體TR可以透過導電圖案CDP將從第一電壓線VL1施加的第一源電壓輸送至第一電極210。
鈍化層165可以位於第三導電層150上。鈍化層165可以覆蓋第三導電層150。鈍化層165可以用於保護第三導電層150。
上述的緩衝層161、閘極絕緣膜162、第一層間絕緣膜163、第二層間絕緣膜164、以及鈍化層165中的每一個可以形成為交替堆疊的複數個無機層。例如，上述的緩衝層161、閘極絕緣膜162、第一層間絕緣膜163、第二層間絕緣膜164、以及鈍化層165中的每一個可以形成為包含氧化矽(SiO x)、氮化矽(SiN x)、或氮氧化矽(SiO xN y)中的至少一種的無機層堆疊的雙層，或者這些層交替堆疊的多層。然而，本揭露不限定於此，上述的緩衝層161、閘極絕緣膜162、第一層間絕緣膜163、第二層間絕緣膜164、以及鈍化層165中的每一個也可以形成為包含上述絕緣材料的一個無機層。
通孔層166可以位於鈍化層165上。通孔層166可以包含有機絕緣材料，例如，諸如聚醯亞胺(polyimide，PI)的有機材料。通孔層166可以用於平坦化(或實質上平坦化)表面。因此，將在其上設置有將本文中更詳細說明的發光元件層的通孔層166的上表面(或表面)可以為實質上平坦的表面，而不論通孔層166下方的圖案的形狀或者存在與否。
發光元件層可以位於電路元件層上。發光元件層可以位於通孔層166上。發光元件層可以包含第一擋牆400、電極層200、第一絕緣層510、第二擋牆600、複數個發光元件ED、以及接觸電極700。
第一擋牆400可以位於發射區域EMA中的通孔層166上。第一擋牆400可以直接位於通孔層166的一個表面上。第一擋牆400可以具有其中至少一部分相對於通孔層166的一個表面向上突出(例如，朝向在第六方向DR6上的一側)的結構。第一擋牆400的突出部分可以具有傾斜的側表面。第一擋牆400可以具有傾斜表面並且可以用於將從發光元件ED發射並且朝向第一擋牆400的側表面行進的光的行進方向改變為向上方向(例如，顯示方向)。
第一擋牆400可以包含彼此分隔開的第一子擋牆410及第二子擋牆420。彼此分隔開的第一子擋牆410及第二子擋牆420可以提供容置發光元件ED的空間，並且可以發揮輔助反射分隔牆將從發光元件ED發射的光的行進方向改變為顯示方向的作用。
在附圖中示出了第一擋牆400的側表面為線性傾斜形狀，但本揭露不限定於此。例如，第一擋牆400的側表面(或外表面)可以具有彎曲的半圓形或半橢圓形。在一個或多個實施例中，第一擋牆400可以包含諸如聚醯亞胺(PI)的有機絕緣材料，但不限定於此。
電極層200可以具有在一個方向上延伸的形狀並且可以與發射區域EMA及子區域SA相交。電極層200可以將從電路元件層施加的電訊號傳輸至發光元件ED以使發光元件ED發射光。此外，電極層200可以用於產生在排列複數個發光元件ED的過程中使用的電場。
電極層200可以位於第一擋牆400及由第一擋牆400暴露出的通路層166上。電極層200可以位於發射區域EMA中的第一擋牆400上，並且可以位於由非發射區域中的第一擋牆400暴露出的通路層166上。
電極層200可以包含第一電極210及第二電極220。第一電極210及第二電極220可以彼此分隔開。
在平面圖中，第一電極210可以位於各像素PX的左側。在平面圖中，第一電極210可以具有在第五方向DR5上延伸的形狀。第一電極210可以穿過發射區域EMA及子區域SA。在平面圖中，第一電極210可以在第五方向DR5上延伸，但是可以與在子區域SA的分隔部分ROP中在第五方向DR5上相鄰(例如，鄰近)的像素PX的第一電極210分隔開。
第二電極220可以在第四方向DR4上與第一電極210分隔開。在平面圖中，第二電極220可以位於各像素PX的右側。在平面圖中，第二電極220可以具有在第五方向DR5上延伸的形狀。第二電極220可以穿過發射區域EMA及子區域SA。在平面圖中，第二電極220可以在第五方向DR5上延伸，但是可以與在子區域SA的分隔部分ROP中在第五方向DR5上相鄰(例如，鄰近)的像素PX的第二電極220分隔開。
例如，在發射區域EMA中，第一電極210可以位於第一子擋牆410上，並且第二電極220可以位於第二子擋牆420上。第一電極210可以從第一子擋牆410向外延伸，以位於由第一子擋牆410暴露出(例如，未覆蓋)的通孔層166上。同樣地，第二電極220可以從第二子擋牆420向外延伸，以位於由第二子擋牆420暴露出(例如，未覆蓋)的通孔層166上。第一電極210及第二電極220可以在第一子擋牆410與第二子擋牆420之間的分隔區域中彼此分隔開並且彼此面對。通孔層166可以在第一電極210與第二電極220彼此分隔開並且彼此面對的區域中暴露出。
第一電極210可以在子區域SA中與在第五方向DR5上相鄰的另一個像素PX的第一電極210分隔開，且分隔部ROP插置於其之間。相似地，第二電極220可以在子區域SA中與在第五方向DR5上相鄰的另一個像素PX的第二電極220分隔開，且分隔部ROP插置於其之間。因此，第一電極210及第二電極220可以暴露出子區域SA的分隔部ROP中的通孔層166。
第一電極210可以透過穿過通孔層166及鈍化層165的第一電極接觸孔CTD電性連接(例如，電性耦接)至電路元件層的導電圖案CDP。例如，第一電極210可以與由第一電極接觸孔CTD暴露出的導電圖案CDP的上表面接觸。從第一電壓線VL1施加的第一源電壓可以透過導電圖案CDP傳輸至第一電極210。
第二電極220可以透過穿過通孔層166及鈍化層165的第二電極接觸孔CTS電性連接(例如，電性耦接)至電路元件層的第二電壓線VL2。例如，第二電極220可以與由第二電極接觸孔CTS暴露出的第二電壓線VL2的上表面接觸。從第二電壓線VL2施加的第二源電壓可以傳輸至第二電極220。
電極層200可以包含具有高反射率的導電材料。例如，電極層200可以包含諸如銀(Ag)、銅(Cu)、及/或鋁(Al)的金屬，或者可以含有包含鋁(Al)、鎳(Ni)、鑭(La)、及/或其相似物的合金，以作為具有高反射率的材料。電極層200可以反射從發光元件ED發射並在各像素PX的向上方向上朝向第一擋牆400的側表面行進的光。
然而，本揭露不限定於此，電極層200可以進一步包含透明導電材料。例如，電極層200可以包含諸如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、及/或氧化銦鎵(IGO)的材料。在一些實施例中，電極層200可以具有由透明導電材料製成的一個層或多個層以及由具有高反射率的金屬製成的一個層或多個層堆疊的結構，或者可以形成為包含透明導電材料及具有高反射率的金屬的一個層。例如，電極層200可以具有諸如ITO/Ag/ITO、ITO/Ag/IZO或ITO/Ag/ITZO/IZO的堆疊結構。
第一絕緣層510可以位於其上形成有電極層200的通孔層166上。第一絕緣層510可以保護電極層200並且使第一電極210及第二電極220彼此絕緣。
第一絕緣層510可以包含無機絕緣材料。例如，第一絕緣層510可以包含諸如氧化矽(SiO x)、氮化矽(SiN x)、氮氧化矽(SiO xN y)、氧化鋁(Al xO y)、及/或氮化鋁(AlN)的無機絕緣材料中的至少一種。由無機絕緣材料製成的第一絕緣層510可以具有反映於(例如，對應於)位於其下方的電極層200的圖案形狀的表面形狀。例如，第一絕緣層510可以根據第一絕緣層510下方的電極層200的形狀而具有階梯結構。例如，第一絕緣層510可以包含階梯結構，其上表面的一部分在第一電極210與第二電極220彼此分隔開且彼此面對的區域中凹陷。因此，位於第一電極210的上部及第二電極220的上部的第一絕緣層510的上表面的高度(例如，從通孔層166的上表面到第一絕緣層510的上表面的距離)可以大於位於其上未設置有第一電極210及第二電極220的通孔層166的上部的第一絕緣層510的上表面的高度。在本說明書中，任意的層的上表面高度的相對比較可以透過從不具有下部台階結構的平坦參考表面(例如，通孔層166的上表面)測量的高度來進行。
第一絕緣層510可以包含暴露出在子區域SA中的第一電極210的上表面的一部分的第一接觸部CT1、以及暴露出在子區域SA中的第二電極220的上表面的一部分的第二接觸部CT2。第一電極210可以透過穿過子區域SA中的第一絕緣層510的第一接觸部CT1電性連接(例如，電性耦接)至將下文中更詳細說明的第一接觸電極710，並且第二電極220可以透過穿過子區域SA中的第一絕緣層510的第二接觸部CT2電性連接至將在下文中更詳細說明的第二接觸電極720。
第二擋牆600可以位於第一絕緣層510上。第二擋牆600可以透過包含在平面圖中沿第四方向DR4及第五方向DR5延伸的部分而形成為網格圖案(lattice pattern)。
第二擋牆600可以延伸跨越各個像素PX之間的邊界以劃分相鄰像素PX，並且可以劃分發射區域EMA及子區域SA。此外，第二擋牆600可以形成為具有高於第一擋牆400的高度，以防止或減少分散在相鄰像素PX中的複數個發光元件ED的油墨的混合，並有助於在製造顯示裝置10的期間在噴墨印刷過程中將油墨噴射至發光區域EMA中以對準發光元件ED。
複數個發光元件ED可以設置在發射區域EMA中。複數個發光元件ED可以不設置在子區域SA中。
複數個發光元件ED可以位於第一子擋牆410與第二子擋牆420之間的第一絕緣層510上。複數個發光元件ED可以位於第一絕緣層510上的第一電極210與第二電極220之間。
發光元件ED可以具有在一個方向上延伸的形狀，並且可以佈置成使得其兩端分別放置在第一電極210及第二電極220上。例如，複數個發光元件ED可以佈置為使得其一端(例如，第一端)放置在第一電極210上並且其另一端(例如，第二端)放置在第二電極220上。
各發光元件ED的長度(即，在第19圖及第20圖中，發光元件ED在第四方向DR4上的長度)可以小於在第四方向DR4上彼此分隔開的第一子擋牆410及第二子擋牆420之間的最短間隔。此外，各發光元件ED的長度可以大於在第四方向DR4上彼此分隔開的第一電極210與第二電極220之間的最短距離。由於第一子擋牆410與第二子擋牆420之間在第四方向DR4上的間隔大於各發光元件ED的長度，並且第一電極210與第二電極220之間在第四方向DR4上的間隔小於各發光元件ED的長度，因此複數個發光元件ED可以位於第一子擋牆410與第二子擋牆420之間的區域中，使得其兩端分別位於第一電極210及第二電極220上。
複數個發光元件ED可以沿第一電極210及第二電極220所延伸的第五方向DR5來彼此分隔開，並且可以實質上彼此平行排列。
第二絕緣層520可以設置在發光元件ED上。第二絕緣層520可以部分地位於發光元件ED上以暴露出發光元件ED的兩端。第二絕緣層520可以部分地圍繞發光元件ED的外表面，並且可以定位成不覆蓋發光元件ED的一端(例如，第一端)及另一端(例如，第二端)。
在平面圖中，發光元件ED上的第二絕緣層520的部分可以在第一絕緣層510上沿第五方向DR5延伸，以在各像素PX中形成線性或島狀的圖案。第二絕緣層520可以在顯示裝置10的製造製程中保護發光元件ED並固定(例如，添加(affix))發光元件ED。此外，第二絕緣層520可以填充發光元件ED與發光元件ED下方的第一絕緣層510之間的空間。
接觸電極700可以位於第二絕緣層520上。接觸電極700可以位於發光元件ED位於其上的第一絕緣層510上。接觸電極700可以包含彼此分隔開的第一接觸電極710及第二接觸電極720。
第一接觸電極710可以位於發射區域EMA中的第一電極210上。第一接觸電極710可以具有在第一電極210上沿第五方向DR5延伸的形狀。第一接觸電極710可以與第一電極210及發光元件的一端(例如，第一端)中的每一個接觸。
第一接觸電極710可以與由子區域SA中的穿透過第一絕緣層510的第一接觸部CT1暴露出的第一電極210接觸，並且可以與發射區域EMA中發光元件ED的一端(例如，第一端)接觸。例如，第一接觸電極710可以用於將第一電極210及發光元件ED的一端(例如，第一端)彼此電性連接(例如，電性耦接)。
第二接觸電極720可以位於發射區域EMA中的第二電極220上。第二接觸電極720可以具有在第二電極220上沿第五方向DR5延伸的形狀。第二接觸電極720可以與第二電極220及發光元件ED的另一端(例如，第二端)中的每一個接觸。
第二接觸電極720可以與由子區域SA中穿透過第一絕緣層510的第二接觸部CT2暴露出的第二電極220接觸，並且可以與發射區域EMA中的發光元件ED的另一端(例如，第二端)。例如，第二接觸電極720可以用於將第二電極220及發光元件ED的另一端(例如，第二端)彼此電性連接(例如，電性耦接)。
第一接觸電極710及第二接觸電極720可以在發光元件ED上彼此分隔開。例如，第一接觸電極710及第二接觸電極720可以彼此分隔開，且第二絕緣層520插置於其之間。第一接觸電極710及第二接觸電極720可以彼此電絕緣。
第一接觸電極710及第二接觸電極720可以包含相同的材料。例如，第一接觸電極710及第二接觸電極720中的每一個都可以包含導電材料。例如，第一接觸電極710及第二接觸電極720可以包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎵(IGO)、鋁(Al)、及/或其相似物。作為示例，第一接觸電極710及第二接觸電極720中的每一個可以包含透明導電材料。因為第一接觸電極710及第二接觸電極720中的每一個皆包含透明導電材料，因此從發光元件ED發射的光可以通過第一接觸電極710及第二接觸電極720，並且朝向第一電極210及第二電極220行進，並且可以從第一電極210及第二電極220的表面反射。
第一接觸電極710及第二接觸電極720可以包含相同的材料並且可以形成為相同的層。第一接觸電極710及第二接觸電極720可以透過相同的製程同時地形成。
第三絕緣層530可以設置在接觸電極700上。第三絕緣層530可以覆蓋其下方的發光元件層。第三絕緣層530可以覆蓋第一擋牆400、電極層200、第一絕緣層510、複數個發光元件ED、以及接觸電極700。第三絕緣層530可以位於第二擋牆600上以覆蓋第二擋牆600。
第三絕緣層530可以用於保護其下方的發光元件層免受諸如濕氣、氧氣、及/或灰塵顆粒的異物影響。第三絕緣層530可以用於保護第一擋牆400、電極層200、第一絕緣層510、複數個發光元件ED、以及接觸電極700。
第21圖為第20圖的Q區域的一個或多個實施例的放大剖面圖。
參照第21圖，可以放置發光元件ED，使得發光元件ED的延伸方向平行於(或實質上平行於)基板SUB的一個表面。包含在發光元件ED中的複數個半導體層可以沿著平行於(或實質上平行於)基板SUB的上表面(或通孔層166的上表面)的方向依序地堆疊。例如，發光元件ED的第一半導體層31、發光層33、以及第二半導體層32可以依序地堆疊以平行於(或實質上平行於)基板SUB的上表面。
例如，在發光元件ED中，在從發光元件ED的兩端截取的截面中，第一半導體層31、發光層33、第二半導體層32、以及元件電極層37可以在與基板SUB的上表面水平的方向上依序地形成。
發光元件ED可以佈置為使得其一端(例如，第一端)放置在第一電極210上並且其另一端(例如，第二端)放置在第二電極220上。然而，本揭露不限定於此，並且發光元件ED也可以佈置為使得其一端放置在第二電極220上並且其另一端放置在第一電極210上。
第二絕緣層520可以位於發光元件ED上。第二絕緣層520可以圍繞(例如，至少部分地覆蓋)發光元件ED的外表面。第二絕緣層520可以在發光元件ED的第二元件絕緣層38上，並且可以圍繞(例如，至少部分地覆蓋)發光元件ED的第二元件絕緣層38的面向顯示方向(第六方向DR6)的外表面。
在發光元件ED所在的區域中，第二絕緣層520可以圍繞(例如，至少部分地覆蓋)發光元件ED的外表面(例如，發光元件ED的第二元件絕緣層38)。
第一接觸電極710可以與由第二絕緣層520暴露出的發光元件ED的一端(例如，第一端)接觸。例如，第一接觸電極710可以圍繞(例如，至少部分地覆蓋)由第二絕緣層520暴露出的發光元件ED的一端面。第一接觸電極710可以與發光元件ED的第二元件絕緣層38及元件電極層37接觸。
第二接觸電極720可以與由第二絕緣層520暴露出的發光元件ED另一端(例如，第二端)接觸。例如，第二接觸電極720可以圍繞(例如，至少部分地覆蓋)由第二絕緣層520暴露出的發光元件ED的另一端面。第二接觸電極720可以與發光元件ED的第二元件絕緣層38及第一半導體層31接觸。
第一接觸電極710及第二接觸電極720可以彼此分隔開，且第二絕緣層520插置於其之間。第一接觸電極710及第二接觸電極720可以暴露出第二絕緣層520的上表面的至少一部分。
第一接觸電極710及第二接觸電極720可以形成在相同的層上並且可以包含相同的材料。例如，第一接觸電極710及第二接觸電極720可以透過一個遮罩製程同時地形成。因此，不需要用於形成第一接觸電極710及第二接觸電極720的額外遮罩製程，且因此可以改善顯示裝置10的製造製程的效率。
第22圖為第20圖的Q區域的一個或多個實施例的放大剖面圖。
參照第22圖，根據實施例的顯示裝置10與根據上述參照第21圖說明的實施例的顯示裝置10的不同之處在於，接觸電極700_1包含形成在不同層上的第一接觸電極710及第二接觸電極720_1，並且進一步包含第四絕緣層540。
例如，接觸電極700_1可以包含形成在不同層上的第一接觸電極710及第二接觸電極720_1。
第一接觸電極710可以位於第一電極210及發光元件ED的一端(例如，第一端)上。第一接觸電極710可以從發光元件ED的一端朝向第二絕緣層520延伸，以位於第二絕緣層520的一個側壁及第二絕緣層520的上表面上。第一接觸電極710可以位於第二絕緣層520的上表面上，但是可以暴露出第二絕緣層520的上表面的至少一部分。
第四絕緣層540可以設置在第一接觸電極710上。第四絕緣層540可以完全地(例如，完整地)覆蓋第一接觸電極710。第四絕緣層540可以完全地(例如，完整地)覆蓋第二絕緣層520的一個側壁及上表面，但可以不位於第二絕緣層520的另一側壁上。第四絕緣層540的一端可以與第二絕緣層520的另一側壁對準。
第二接觸電極720_1可以位於第二電極220及發光元件ED的另一端(例如，第二端)上。第二接觸電極720_1可以從發光元件ED的另一端朝向第二絕緣層520延伸，以位於第二絕緣層520的另一側壁及第四絕緣層540的上表面上。
第三絕緣層530可以位於第四絕緣層540及第二接觸電極720_1上。第三絕緣層530可以位於第四絕緣層540及第二接觸電極720_1上以覆蓋第四絕緣層540及第二接觸電極720_1。
在實施例中，在顯示裝置10的製造製程中加上以下製程(例如，動作或步驟)，即透過在不同層上形成第一接觸電極710及第二接觸電極720_1並且將第四絕緣層540插置於第一接觸電極710及第二接觸電極720_1之間的製程，其可能降低顯示裝置10的製造製程效率，但是可以改善顯示裝置10的可靠性。例如，透過將第一接觸電極710及第二接觸電極720_1形成在不同的層，並且進一步在第一接觸電極710與第二接觸電極720_1之間設置第四絕緣層540，可以最小化或減少在製造顯示裝置10的製程中第一接觸電極710與第二接觸電極720_1之間短路的風險。
第23圖為第20圖的Q區域的一個或多個實施例的放大剖面圖。
參照第23圖，根據實施例的顯示裝置10與根據上述參照第21圖說明的實施例的顯示裝置10的不同之處在於其包含根據第5圖的實施例的發光元件。
例如，根據第5圖的實施例的發光元件可以包含具有超晶格結構的第一元件絕緣層39_1，並且在第一電極210及第二電極220上的發光元件ED中，複數個第一層391及第二層392交替且重複地堆疊的第一元件絕緣層39_1可以插置於發光元件核心30與第二元件絕緣層38之間。
第24圖為第20圖的Q區域的一個或多個實施例的放大剖面圖。
參照第24圖，根據實施例的顯示裝置10與根據上述參照第21圖說明的實施例的顯示裝置10的不同之處在於面向顯示方向的發光元件ED的第二元件絕緣層38_2在各個區域的厚度不同。
例如，在第一電極210與第二電極220之間對齊的發光元件ED的第二元件絕緣層38_2可以對應於不同的區域而具有不同的厚度。例如，在第一電極210與第二電極220之間對齊的發光元件ED的第二元件絕緣層38_2可以對應於不同的區域而具有不同的厚度。在穿過發光元件ED的橫截面中(例如，在實質上垂直於發光元件ED的延伸方向的方向上)位於發光元件核心30上方的第二元件絕緣層38_2在與第二絕緣層520重疊的區域中可以具有第一厚度d21，並且在穿過發光元件ED的橫截面中位於發光元件核心30上方的第二元件絕緣層38_2在不與第二絕緣層520重疊的區域中可以具有小於第一厚度d21的第二厚度d22。在與發光元件ED相交的截面中位於發光元件核心30下方的第二元件絕緣層38_2可以具有等於第一厚度d21的第三厚度d23。第二元件絕緣層38_2位於發光元件核心30上方的一部分可以面向顯示方向，並且位於發光元件核心30下方的第二元件絕緣層38_2的另一部分可以面向第一絕緣層510。
例如，與第二絕緣層520重疊且位於發光元件核心30上方的第二元件絕緣層38_2、以及位於發光元件核心30下方的第二元件絕緣層38_2可以具有相同的厚度，並且第二元件絕緣層38_2可以具有相同的厚度。並且，不與第二絕緣層520重疊且位於發光元件核心30上方的元件絕緣層38_2可以具有小於與第二絕緣層520重疊且位於發光元件核心30上方的第二元件絕緣層38_2的厚度。這可以透過在製造顯示裝置10的過程中蝕刻第二元件絕緣層38_2的一部分來形成。
在結束詳細說明時，本領域具有通常知識者將理解的是，可以對本實施例進行諸多變更及修改，而不會實質上背離如所附申請專利範圍及其等同物中所闡述的本揭露的原理。因此，本揭露所揭露的實施例僅用於一般性及說明性的意義，而非用於限制的目的。
10:顯示裝置 110:下部金屬層 120:半導體層 130:第一導電層 140:第二導電層 150:第三導電層 161:緩衝層 162:閘極絕緣層 163:第一層間絕緣膜 164:第二層間絕緣膜 165:鈍化層 166:通孔層 200:電極層 210:第一電極 220:第二電極 30:發光元件核心 31:第一半導體層 32:第二半導體層 33:發光層 37:元件電極層 38,38_1,38_2:第二元件絕緣層 380:第二絕緣材料層 381:第一元件絕緣膜 382:第二元件絕緣膜 383:第三元件絕緣膜 39,39_1:第一元件絕緣層 390:第一絕緣材料層 391:第一層 392:第二層 400:第一擋牆 410:第一子擋牆 420:第二子擋牆 510:第一絕緣層 520:第二絕緣層 530:第三絕緣層 540:第四絕緣層 600:第二擋牆 700,700_1:接觸電極 710:第一接觸電極 720,720_1:第二接觸電極 1000:下部基板 1100:基底基板 1200:緩衝材料層 3000:第一堆疊結構 3100:第一半導體材料層 3200:第二半導體材料層 3300:發光材料層 3700:電極材料層 ED:發光元件 DPA:顯示區域 NDA:非顯示區域 PX:像素 SA:子區域 EMA:發射區域 CT1,CT2:接觸部 CTD:第一電極接觸孔 CTS:第二電極接觸孔 ROP:分隔部 SUB:基板 TR:電晶體 SD1:汲電極 SD2:源電極 GE:閘電極 BML:光阻擋圖案 ACT:主動層 VL1:第一電壓線 VL2:第二電壓線 CDP:導電圖案 d1,d11,d12,d21,d22,d23:厚度 X:方向 DR1:第一方向 DR2:第二方向 DR3:第三方向 DR4:第四方向 DR5:第五方向 DR6:第六方向
透過參照所附圖式以更詳細地說明其實施例，本揭露的上述及其他態樣及特徵將變得更加清楚，其中： 第1圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的示意透視圖； 第2圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖； 第3圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖； 第4圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖； 第5圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖； 第6圖為第5圖的區域P的放大圖； 第7圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖； 第8圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的剖面圖； 第9圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的示意透視圖； 第10圖為根據本揭露一個或多個實施例的發光元件的示意透視圖； 第11圖至第17圖為發光元件的製造方法的工序的剖面圖； 第18圖為根據本揭露一個或多個實施例的顯示裝置的平面圖； 第19圖為根據本揭露一個或多個實施例的顯示裝置的一個像素的平面佈局圖； 第20圖為根據本揭露一個或多個實施例的沿第19圖的線I-I’截取的剖面圖； 第21圖為第20圖的Q區域的一個或多個實施例的放大剖面圖； 第22圖為第20圖的Q區域的一個或多個實施例的放大剖面圖； 第23圖為第20圖的Q區域的一個或多個實施例的放大剖面圖；以及 第24圖為第20圖的Q區域的一個或多個實施例的放大剖面圖。
30:發光元件核心
31:第一半導體層
32:第二半導體層
33:發光層
37:元件電極層
38:第二元件絕緣層
39:第一元件絕緣層
ED:發光元件
X:方向

Claims (27)

  1. 一種發光元件，包含： 一發光元件核心，係包含一第一半導體層、一第二半導體層、以及位於該第一半導體層與該第二半導體層之間的一發光層；以及 一單晶絕緣層，係位於該發光元件核心的側表面上。
  2. 如請求項1所述之發光元件，其進一步包含一元件絕緣層，係位於該單晶絕緣層的外表面上。
  3. 如請求項2所述之發光元件，其中該元件絕緣層包含位於該單晶絕緣層的外表面上的一第一元件絕緣膜以及位於該第一元件絕緣膜的外表面上的一第二元件絕緣膜。
  4. 如請求項1所述之發光元件，其中該單晶絕緣層具有包含不同材料的複數個第一層及複數個第二層交替堆疊的超晶格結構，並且 該複數個第一層及該複數個第二層在實質上垂直於該發光元件核心的側表面的方向上堆疊。
  5. 如請求項4所述之發光元件，其中該複數個第一層及該複數個第二層中的每一個為單晶絕緣膜。
  6. 如請求項5所述之發光元件，其中該複數個第一層及該複數個第二層中的每一個具有等於或小於一臨界厚度的厚度。
  7. 如請求項4所述之發光元件，其中該複數個第一層中的至少一個包含一第一化合物半導體，並且 該複數個第二層中的至少一個包含不同於該第一化合物半導體的一第二化合物半導體。
  8. 如請求項7所述之發光元件，其中該第一化合物半導體及該第二化合物半導體中的每一個包含III-V族半導體化合物。
  9. 如請求項8所述之發光元件，其中該第一化合物半導體的化學式為AB，其中A為III族元素並且B為V族元素，並且 該第二化合物半導體的化學式為A xC 1-xB，其中0 ≤ x ＜ 1，A及C為III族元素，並且B為V族元素。
  10. 如請求項6所述之發光元件，其中該複數個第一層及該複數個第二層中的每一個具有大於0且等於或小於5奈米的厚度。
  11. 如請求項1所述之發光元件，其中該單晶絕緣層直接位於該發光元件核心的側表面上，並且 該發光元件核心的側表面包含該第一半導體層的側表面、該第二半導體層的側表面、或該發光層的側表面中的至少一者。
  12. 一種發光元件，包含： 一發光元件核心，係包含一第一半導體層、一第二半導體層、以及位於該第一半導體層與該第二半導體層之間的一發光層；以及 一第一元件絕緣層，係位於該發光元件核心的側表面上， 其中該第一元件絕緣層具有包含一第一化合物半導體的複數個第一層以及包含與該第一化合物半導體不同的一第二化合物半導體的複數個第二層交替堆疊的超晶格結構。
  13. 如請求項12所述之發光元件，其中該第一化合物半導體及該第二化合物半導體中的每一個包含III-V族半導體化合物。
  14. 如請求項13所述之發光元件，其中該第一化合物半導體的化學式為AB，其中A為III族元素並且B為V族元素，並且 該第二化合物半導體的化學式為A xC 1-xB，其中0 ≤ x ＜ 1，A及C為III族元素，並且B為V族元素。
  15. 如請求項12所述之發光元件，其中該複數個第一層及該複數個第二層中的每一個為單晶層。
  16. 如請求項15所述之發光元件，其中該複數個第一層及該複數個第二層中的每一個具有大於0且等於或小於5奈米的厚度。
  17. 如請求項12所述之發光元件，其進一步包含一第二元件絕緣層，係位於該第一元件絕緣層上。
  18. 如請求項17所述之發光元件，其中該第二元件絕緣層包含位於該第一元件絕緣層的外表面上的一第一元件絕緣膜以及位於該第一元件絕緣膜的外表面上的一第二元件絕緣膜。
  19. 如請求項12所述之發光元件，其進一步包含一第一元件絕緣膜，係位於該發光元件核心的側表面上；以及 一第二元件絕緣膜，係位於該第一元件絕緣層的外表面上， 其中該第一元件絕緣層位於該第一元件絕緣膜與該第二元件絕緣膜之間。
  20. 一種顯示裝置，包含： 一第一電極及一第二電極，係在一基板上彼此分隔開；以及 一發光元件，係位於該第一電極與該第二電極之間， 其中該發光元件包含： 一發光元件核心，係包含一第一半導體層， 一第二半導體層， 一發光層，係位於該第一半導體層與該第二半導體層之間；以及 一單晶絕緣層，係位於該發光元件核心的側表面上。
  21. 如請求項20所述之顯示裝置，其中該單晶絕緣層具有包含不同材料的複數個第一層及複數個第二層交替堆疊的超晶格結構，並且 該複數個第一層及該複數個第二層在實質上垂直於該發光元件核心的側表面的方向上堆疊。
  22. 如請求項21所述之顯示裝置，其中該複數個第一層中的至少一個包含一第一化合物半導體，並且 該複數個第二層中的至少一個包含不同於該第一化合物半導體的一第二化合物半導體。
  23. 如請求項21所述之顯示裝置，其中該複數個第一層及該複數個第二層中的每一個為單晶絕緣膜。
  24. 一種顯示裝置，包含： 一第一電極及一第二電極，係在一基板上彼此分隔開；以及 一發光元件，係位於該第一電極與該第二電極之間， 其中該發光元件包含： 一發光元件核心，係包含一第一半導體層、一第二半導體層、以及位於該第一半導體層與該第二半導體層之間的一發光層；以及位於該發光元件核心的側表面上的一第一元件絕緣層，並且 該第一元件絕緣層具有包含一第一化合物半導體的複數個第一層以及包含與該第一化合物半導體不同的一第二化合物半導體的複數個第二層交替堆疊的超晶格結構。
  25. 如請求項24所述之顯示裝置，其中該第一化合物半導體及該第二化合物半導體中的每一個包含III-V族半導體化合物。
  26. 如請求項25所述之顯示裝置，其中該第一化合物半導體的化學式為AB，其中A為III族元素並且B為V族元素，並且 該第二化合物半導體的化學式為A xC 1-xB，其中0 ≤ x ＜ 1，A及C為III族元素，並且B為V族元素。
  27. 如請求項24所述之顯示裝置，其中該複數個第一層及該複數個第二層中的每一個為單晶層。
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