TWI646651B - 發光二極體顯示器及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體顯示器包括至少一發光二極體晶片。發光二極體晶片包括第一基板、多個發光二極體、第一絕緣層以及多個開關元件。多個發光二極體配置於第一基板上。第一絕緣層覆蓋多個發光二極體。多個開關元件配置於第一絕緣層上且與多個發光二極體電性連接。此外，上述發光二極體顯示器的製造方法也被提出。

Description

發光二極體顯示器及其製造方法
本發明是有關於一種顯示器及其製造方法，且特別是有關於一種發光二極體顯示器及其製造方法。
發光二極體顯示器包括多個發光二極體以及具有開關元件的驅動電路基板。在發光二極體顯示器的製程中，需將多個發光二極體轉置於驅動電路基板上，且使多個發光二極體與驅動電路基板電性連接。轉置發光二極體的方法包括巨量轉移法以及晶圓轉移法。巨量轉移法使用彈性轉置頭將生長基板上的多個發光二極體轉置於驅動電路基板上。然而，彈性轉置頭需具有特殊的結構設計，且需執行多次提出及置放動作才能完成發光二極體的轉置。此外，已提取發光二極體的彈性轉置頭與驅動電路基板需精準的對位，而影響發光二極體顯示器的良率。晶圓轉移法是將晶圓以及成長於晶圓上的多個發光二極體一起轉置到驅動電路基板上，並使晶圓上的多個發光二極體與驅動電路基板電性連接。然而，在晶圓上的多個發光二極體與驅動電路基板電性連接後，需去除晶圓 (例如：藍寶石基板)，而使發光二極體顯示器的良率低。
本發明提供一種發光二極體顯示器及其製造方法，良率高。
本發明的發光二極體顯示器包括至少一發光二極體晶片。每一發光二極體晶片包括第一基板、配置於第一基板上的多個發光二極體、覆蓋多個發光二極體的第一絕緣層以配置於第一絕緣層上且與多個發光二極體電性連接的多個開關元件。
在本發明的一實施例中，上述的第一絕緣層具有暴露多個發光二極體的多個第一接觸孔，多個開關元件透過多個第一接觸孔與多個發光二極體電性連接。
在本發明的一實施例中，上述的每一發光二極體包括第一型半導體層、相對於第一型半導體層的第二型半導體層以及位於第一型半導體層與第二型半導體層之間的發光層。開關元件透過多個第一接觸孔與多個發光二極體的多個第一型半導體層電性連接。
在本發明的一實施例中，上述的每一發光二極體晶片更包括多個導電圖案。多個導電圖案配置於第一絕緣層上。第一絕緣層更具有暴露發光二極體且與第一接觸孔分離的多個第二接觸孔。導電圖案透過第二接觸孔與發光二極體的第二型半導體層電性連接。
在本發明的一實施例中，上述的第一基板具有凹槽，而發光二極體配置於凹槽中。
在本發明的一實施例中，上述的每一發光二極體晶片更包括第二基板。發光二極體形成於第二基板上。第二基板與發光二極體配置於第一基板上，且第二基板位於發光二極體與第一基板之間。
在本發明的一實施例中，上述的第一基板具有凹槽，而第二基板與發光二極體配置於凹槽中。
在本發明的一實施例中，上述的第一絕緣層全面覆蓋第一基板。
在本發明的一實施例中，上述的第一絕緣層局部覆蓋第一基板。
在本發明的一實施例中，上述的相鄰兩個發光二極體之間存在間隙，以使多個發光二極體分離。間隙對應第一基板的一部份，而第一絕緣層不覆蓋第一基板的所述部份。
在本發明的一實施例中，上述的每一發光二極體晶片更包括覆蓋開關元件的第二絕緣層。
在本發明的一實施例中，上述的每一發光二極體晶片更包括覆蓋第二絕緣層的第三基板。
本發明的發光二極體顯示器的製造方法，包括下列步驟：提供第一基板以及配置於第一基板上的多個發光二極體；形成第 一絕緣層，以覆蓋發光二極體；以及於第一絕緣層上形成多個開關元件，其中開關元件與發光二極體電性連接。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體顯示器的製造方法，更包括：在第二基板上形成多個發光二極體；以及令第二基板以及發光二極體配置於第一基板上，其中第二基板位於發光二極體與第一基板之間。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體顯示器的製造方法，更包括：在第二基板上形成多個發光二極體；令第三基板提取發光二極體以及第二基板；去除第二基板；以及令第三基板將發光二極體配置於第一基板上。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體顯示器的製造方法，更包括：形成第二絕緣層，以覆蓋多個開關元件。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體顯示器的製造方法，更包括：令第二絕緣層、開關元件、第一絕緣層、發光二極體以及第一基板固定在第四基板上，其中第二絕緣層位於第四基板與第一絕緣層之間；以及去除第一基板。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體顯示器的製造方法，更包括：在去除第一基板後，令第四基板與第二絕緣層分離。
基於上述，在本發明一實施例的發光二極體顯示器的製造方法中，於承載多個發光二極體的基板上形成絕緣層，以覆蓋多個發光二極體；然後，於絕緣層上形成與多個發光二極體電性連接 的多個開關元件。藉此，發光二極體不需被轉置到具有開關元件的驅動電路基板上，從而提升發光二極體顯示器的良率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10、10-1、10-2、10-3、10A~10D‧‧‧發光二極體晶片
10f‧‧‧交界面
100、100-1~100-3、100A~100D‧‧‧發光二極體顯示器
110‧‧‧第二基板
110a‧‧‧下表面
110b‧‧‧上表面
110c‧‧‧側壁
120‧‧‧發光二極體
120a‧‧‧下表面
120b‧‧‧上表面
120c‧‧‧側壁
121‧‧‧第一型半導體層
122‧‧‧第二型半導體層
123‧‧‧發光層
130、130D‧‧‧第一基板
132‧‧‧凹槽
130b‧‧‧上表面
140、140B、140C‧‧‧第一絕緣層
141‧‧‧第一接觸孔
142‧‧‧第二接觸孔
150‧‧‧開關元件
160‧‧‧導電圖案
170‧‧‧第二絕緣層
180‧‧‧第四基板
190‧‧‧第三基板
192‧‧‧導線
g‧‧‧間隙
圖1A至圖1H為本發明一實施例之發光二極體顯示器的製造方法的剖面示意圖。
圖2A至圖2F為本發明一實施例之發光二極體顯示器的製造方法的剖面示意圖。
圖3為本發明一實施例之發光二極體顯示器的剖面示意圖。
圖4為本發明一實施例之發光二極體顯示器的剖面示意圖。
圖5為本發明一實施例之發光二極體顯示器的剖面示意圖。
圖6為本發明一實施例之發光二極體顯示器的剖面示意圖。
圖1A至圖1H為本發明一實施例之發光二極體顯示器的製造方法的剖面示意圖。請參照圖1A，首先，於第二基板110上形成多個發光二極體120。發光二極體120即俗稱的微型發光二極體(Micro-LED)。在本實施例中，第二基板110可為生長基板(例如：藍寶石基板)。在提供第二基板110後，可於第二基板110上 磊晶，以形成相堆疊的多個膜層(未繪示)；然後，圖案化所述多個膜層(意即，令所述多個膜層的內部具有間隙g)，進而形成彼此分離的多個發光二極體120。每一發光二極體120具有下表面120a、相對於下表面120a的上表面120b以及連接於下表面120a與上表面120b之間的側壁120c，其中側壁120c係由間隙g所定義。每一發光二極體120包括第一型半導體層121、相對於第一型半導體層121的第二型半導體層122以及位於第一型半導體層121與第二型半導體層122之間的發光層123。在本實施例中，第一型半導體層121例如為P型半導體層，而第二型半導體層122例如為N型半導體層。但本發明不以此為限，在其他實施例中，第一型半導體層121也可為N型半導體層，而第二型半導體層122也可為P型半導體層。
請參照圖1B，接著，可將第二基板110及第二基板110上的多個發光二極體120配置於第一基板130上。此時，第二基板110位於多個發光二極體120與第一基板130之間，而每一發光二極體120的下表面120a面向第一基板130。第二基板110具有面向第一基板130的下表面110a、相對於下表面110a的上表面110b以及連接於下表面110a與上表面110b之間的側壁110c。間隙g暴露第二基板110的部份上表面110b。第一基板130主要是用以來承載發光二極體120。第一基板130的材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：晶圓、陶瓷等)、或是其它可適用的材料。
請參照圖1C，接著，形成第一絕緣層140，以覆蓋多個發光二極體120。第一絕緣層140的材料可為無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料或有機材料與無機材料的組合。在本實施例中，第一絕緣層140可全面覆蓋發光二極體120、第二基板110及第一基板130。詳言之，第一絕緣層140可覆蓋每一發光二極體120的上表面120b、每一發光二極體120的側壁120c、被間隙g暴露的第二基板110的部份上表面110b、第二基板110的側壁110c以及第一基板130的部份上表面130b。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，第一絕緣層140不一定要全面覆蓋第一基板130及/或第二基板110，第一絕緣層140也可局部覆蓋第一基板130及/或第二基板110，以下將於後續段落配合其他圖示舉例說明之。
請參照圖1D，接著，可圖案化第一絕緣層140，以形成多個第一接觸孔141。每一發光二極體120的一部份被對應的一個第一接觸孔141所暴露。在本實施例中，於形成第一接觸孔141時，更可選擇地同時形成多個第二接觸孔142。第二接觸孔142與第一接觸孔141分離。每一發光二極體120的另一部份可被對應的一個第二接觸孔142所暴露。
請參照圖1D，接著，於第一絕緣層140上形成多個開關元件150。多個開關元件150與多個發光二極體120電性連接。開關元件150配置於第一絕緣層140上。開關元件150可透過第一接觸孔141與發光二極體120電性連接。詳言之，開關元件150可 透過第一接觸孔141與發光二極體120的第一型半導體層121電性連接，但本發明不限於此。
在本實施例中，開關元件150可為主動式或被動式的開關元件。以主動式的開關元件150為例，開關元件150可包括至少一薄膜電晶體、掃描線及資料線，其中薄膜電晶體的源極與資料線電性連接，薄膜電晶體的閘極與掃描線電性連接，而薄膜電晶體的汲極與發光二極體120電性連接。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，主動式的開關元件150還可選擇性地包括其他電子元件(例如：電容等)，以提升發光二極體顯示器100的光學及/或電氣特性。總言之，開關元件150能控制發光二極體120亮度即可，本發明並不限制開關元件150為主動式或被動式，也不限制開關元件150的具體結構為何，開關元件150為主動式或被動式及其具體結構可視實際的需求而定。
請參照圖1D，在本實施例中，還可於第一絕緣層140上形成多個導電圖案160。導電圖案160配置於第一絕緣層140上。導電圖案160可透過多個第二接觸孔142與多個發光二極體120的多個第二型半導體層122電性連接。在本實施例中，導電圖案160可為接地的共用電極，但本發明不以此為限。此外，在本實施例中，導電圖案160可與部份的開關元件150(例如：薄膜電晶體的閘極)一起製作，但本發明不限於此，在其他實施例中，也可分別製作導電圖案160與開關元件150。
完成對應圖1A至圖1D的步驟後，便初步完成了包括至 少一發光二極體晶片10的發光二極體顯示器100。需說明的是，圖1D的發光二極體顯示器100還可進行對應圖1E、圖1E~圖1G或圖1E~圖1H的步驟，以形成發光二極體顯示器100-1、100-2或100-3，以下配合圖1E~圖1H說明之。發光二極體顯示器100-1、100-2、100-3及其製造方法也在本發明所欲保護的範疇內。
請參照圖1E，在完成圖1D的發光二極體顯示器100後，接著，還可形成第二絕緣層170，以覆蓋開關元件150。在本實施例中，第二絕緣層170還覆蓋導電圖案160以及部份的第一絕緣層140。在本實施例中，第二絕緣層170的材料可為無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料或有機材料與無機材料的組合。圖1E之包括至少一發光二極體晶片10-1的的發光二極體顯示器100-1較圖1D的發光二極體顯示器100多了第二絕緣層170。
請參照圖1F，在完成圖1E的發光二極體顯示器100-1後，接著，可令第二絕緣層170、開關元件150、導電圖案160、第一絕緣層140、發光二極體120、第二基板110及第一基板130固定在第四基板180上。此時，第二絕緣層170位於第四基板180與第一絕緣層140之間。舉例而言，在本實施例中，第四基板180可具有黏著層，第四基板180可利用所述黏著層將第二絕緣層170以及與第二絕緣層170固接的開關元件150、導電圖案160、第一絕緣層140、發光二極體120、第二基板110及第一基板130固定在第四基板180上，但本發明不以此為限。在本實施例中，第四基 板180例如為中轉材料。中轉材料例如為氧化矽(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化釕(RuO2)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)、氮化矽(SiN4)等，但本發明不以此為限。請參照圖1F及圖1G，接著，可去除第一基板130，以完成發光二極體顯示器100-2。圖1G之包括至少一發光二極體晶片10-2的發光二極體顯示器100-2較圖1D的發光二極體顯示器100多了第二絕緣層170及第四基板180，而少了第一基板130。
請參照圖1H，在完成圖1G的發光二極體顯示器100-2後，還可令第四基板180與第二絕緣層170分離，以完成發光二極體顯示器100-3。圖1H之包括至少一發光二極體晶片10-3的的發光二極體顯示器100-3較圖1D的發光二極體顯示器100多了第二絕緣層170，而少了第一基板130。
圖2A至圖2F為本發明一實施例之發光二極體顯示器的製造方法的剖面示意圖。圖2A至圖2F的發光二極體顯示器100A的製造方法與圖1A至圖1D的發光二極體顯示器100的製造方法類似，因此相同或相對應的元件，以相同或相對應的標號表示。圖2A至圖2F的發光二極體顯示器100A的製造方法與圖1A至圖1D的發光二極體顯示器100的製造方法的差異在於：圖2A至圖2F的發光二極體顯示器100A的製造方法多了去除第二基板110的步驟。以下主要說明此差異，兩者相同或相對應處，請參照前述說明。
請參照圖2A，首先，於第二基板110上形成多個發光二 極體120。請參照圖2B，接著，令第三基板190提取發光二極體120以及第二基板110。請參照圖2B及圖2C，接著，去除第二基板110。舉例而言，在本實施例中，可用雷射剝除法(laser lift-off technology)去除第二基板110。但本發明不限於此，在其他實施例中，也可用其他適當方法(例如：化學蝕刻)去除第二基板110。請參照圖2C及圖2D，接著，令第三基板190將發光二極體120配置於第一基板130上，且在發光二極體120配置於第一基板130後令第三基板190與發光二極體120分離。
請參照圖2E，接著，形成第一絕緣層140，以覆蓋多個發光二極體120。請參照圖2F，接著，可圖案化第一絕緣層140，以形成多個第一接觸孔141以及多個第二接觸孔142。請參照圖2F，接著，於第一絕緣層140上形成多個開關元件150以及多個導電圖案160。開關元件150可透過第一接觸孔141與發光二極體120的第一型半導體層121電性連接。導電圖案160可透過第二接觸孔142與發光二極體120的第二型半導體層122電性連接。
完成對應圖2A至圖2F的步驟後，便初步完成了包括至少一發光二極體晶片10A的發光二極體顯示器100A。發光二極體顯示器100A與發光二極體顯示器100類似，惟發光二極體顯示器100A較發光二極體顯示器100少了第二基板110。此外，需說明的是，圖2F的發光二極體顯示器100A也可進行對應圖1E、圖1E~圖1G或圖1E~圖1H的步驟，以形成較發光二極體顯示器100-1、100-2或100-3少了第二基板110的發光二極體顯示器，本領 域具有通常知識者根據前述說明可實現之，於此便不再重述。
圖3為本發明一實施例之發光二極體顯示器的剖面示意圖。圖3的發光二極體顯示器100B與圖1D的發光二極體顯示器100類似，因此相同或相對應的元件，以相同或相對應的標號表示。圖3的發光二極體顯示器100B與圖1D的發光二極體顯示器100的差異在於：發光二極體顯示器100B的第一絕緣層140B與發光二極體顯示器100的第一絕緣層140不同。以下主要說明此差異，兩者相同或相對應處，請參照前述說明。
發光二極體顯示器100B包括至少一發光二極體晶片10B。每一發光二極體晶片10B包括第一基板130、配置於第一基板130上的多個發光二極體120、覆蓋多個發光二極體120的第一絕緣層140B以及配置於第一絕緣層140B上且與發光二極體120電性連接的多個開關元件150。與發光二極體顯示器100不同的是，第一絕緣層140B未全面覆蓋第一基板130及第二基板110，第一絕緣層140B可局部覆蓋第一基板130及第二基板110。舉例而言，在本實施例中，相鄰的兩個發光二極體120之間存在間隙g，間隙g暴露第二基板110的部份上表面110b，第一絕緣層140B覆蓋多個發光二極體120而可不覆蓋第二基板110的部份上表面110b，但本發明不以此為限。
圖4為本發明一實施例之發光二極體顯示器的剖面示意圖。圖4的發光二極體顯示器100C與圖1D的發光二極體顯示器100類似，因此相同或相對應的元件，以相同或相對應的標號表示。 圖4的發光二極體顯示器100C與圖1D的發光二極體顯示器100的差異在於：發光二極體顯示器100C的第一絕緣層140C與發光二極體顯示器100的第一絕緣層140不同。以下主要說明此差異，兩者相同或相對應處，請參照前述說明。
發光二極體顯示器100C包括至少一發光二極體晶片10C。每一發光二極體晶片10C包括第一基板130、配置於第一基板130上的多個發光二極體120、覆蓋多個發光二極體120的第一絕緣層140C以及配置於第一絕緣層140C上且與發光二極體120電性連接的多個開關元件150。與發光二極體顯示器100不同的是，第一絕緣層140C未全面覆蓋第一基板130及第二基板110，第一絕緣層140C可局部覆蓋第一基板130及第二基板110。舉例而言，在本實施例中，相鄰的兩個發光二極體120之間存在間隙g，間隙g暴露第二基板110的部份上表面110b，第一絕緣層140C覆蓋多個發光二極體120而可不覆蓋第二基板110的部份上表面110b以及第二基板110的側壁110c，但本發明不以此為限。
圖5為本發明一實施例之發光二極體顯示器的剖面示意圖。圖5的發光二極體顯示器100D與圖1D的發光二極體顯示器100類似，因此相同或相對應的元件，以相同或相對應的標號表示。圖5的發光二極體顯示器100D與圖1D的發光二極體顯示器100的差異在於：發光二極體顯示器100D的第一基板130D與發光二極體顯示器100的第一基板130不同。以下主要說明此差異，兩者相同或相對應處，請參照前述說明。
發光二極體顯示器100D包括至少一發光二極體晶片10D。每一發光二極體晶片10D包括第一基板130D、配置於第一基板130D上的多個發光二極體120、覆蓋多個發光二極體120的第一絕緣層140以及配置於第一絕緣層140上且與發光二極體120電性連接的多個開關元件150。與發光二極體顯示器100不同的是，第一基板130D具有凹槽132，而發光二極體120配置於凹槽132中。更進一步地說，在發光二極體顯示器100D的製程中，第二基板110被保留，而第二基板110與配置於第二基板110上的發光二極體120可一起配置於凹槽132中。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，若第二基板110被去除，則發光二極體120也可直接配置於凹槽132中。
圖6為本發明一實施例之發光二極體顯示器的剖面示意圖。圖6的發光二極體顯示器100E與圖5的發光二極體顯示器100D類似，因此相同或相對應的元件，以相同或相對應的標號表示。圖6的發光二極體顯示器100E與圖5的發光二極體顯示器100D的差異在於：發光二極體顯示器100E可包括多個發光二極體晶片10D，以形成具有大顯示面積的發光二極體顯示器。相鄰的發光二極體晶片10D之間具有交界面10f，位於交界面10f兩側之第一基板130D連續設置，位於交界面10f兩側之相鄰之第二基板110彼此分離而不連續，其中第二基板110配置於多個發光二極體晶片10D與第一基板130D之間，並且位於交界面10f處之第一絕緣層140與第一基板130D的部分表面及第二基板110的部分上 表面110b接觸。更進一步地說，發光二極體顯示器100E除了包括多個發光二極體晶片10D外，發光二極體顯示器100E還包括配置於第一絕緣層140上的導線192。導線192配置於第一絕緣層140上且電性連接於相鄰的兩個發光二極體晶片10D之間，導線192跨越相鄰的發光二極體晶片10D的第一絕緣層140之間的交界面10f。
綜上所述，本發明一實施例的發光二極體顯示器的製造方法包括下列步驟：於承載多個發光二極體的基板上形成絕緣層，以覆蓋多個發光二極體；然後，於絕緣層上形成與多個發光二極體電性連接的多個開關元件。藉此，發光二極體不需被轉置到具有開關元件的驅動電路基板上，從而提升發光二極體顯示器的良率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

  1. 一種發光二極體顯示器，包括：多個發光二極體晶片，每一發光二極體晶片包括：多個發光二極體；一第一絕緣層，覆蓋該些發光二極體；多個開關元件，配置於該第一絕緣層上且與該些發光二極體電性連接；一第二絕緣層，覆蓋該些開關元件；一基板，覆蓋該第二絕緣層；以及一導線，配置於該些發光二極體晶片的多個第一絕緣層上，其中該導線跨越相鄰的該些發光二極體晶片之該些第一絕緣層之間的交界面，以電性連接於相鄰的該些發光二極體晶片之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體顯示器，其中該第一絕緣層具有暴露該些發光二極體的多個第一接觸孔，該些開關元件透過該些第一接觸孔與該些發光二極體電性連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體顯示器，其中每一該發光二極體包括：一第一型半導體層；一第二型半導體層，相對於該第一型半導體層；以及一發光層，位於該第一型半導體層與該第二型半導體層之間，其中該些開關元件透過該些第一接觸孔與該些發光二極體的多個第一型半導體層電性連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體顯示器，其中每一該發光二極體晶片更包括：多個導電圖案，配置於該第一絕緣層上，其中該第一絕緣層更具有暴露該些發光二極體且與該些第一接觸孔分離的多個第二接觸孔，該些導電圖案透過該些第二接觸孔與該些發光二極體的多個第二型半導體層電性連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體顯示器，更包括一第一基板，其中該第一基板具有一凹槽，而該些發光二極體配置於該凹槽中。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體顯示器，更包括：一第二基板，其中該些發光二極體形成於該第二基板上，該第二基板與該些發光二極體配置於該第一基板上，且該第二基板位於該些發光二極體與該第一基板之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體顯示器，更包括一第一基板，其中該第一絕緣層全面覆蓋該第一基板。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體顯示器，更包括一第一基板，其中該第一絕緣層局部覆蓋該第一基板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體顯示器，其中相鄰的兩個發光二極體之間存在一間隙，以使該些發光二極體分離，該間隙對應該第一基板的一部份，而該第一絕緣層不覆蓋該第一基板的該部份。
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