TWI756858B - 製造微發光二極體顯示器的系統與方法 - Google Patents

Abstract

透過使用逐個晶片的方式，主要是分離技術，微型發光二極體可以非常準確與高效率地製造。首先，在磊晶製程後，將發光二極體磊晶晶圓製造成微型發光二極體晶片。之後，為發光二極體磊晶晶圓提供具有驅動電路的接合基板。然後，每個發光二極體晶片可以同時或依序逐個晶片固定到基板，並且每個發光二極體晶片可以同時或依序使用分離技術進行轉移。發光二極體磊晶晶圓本身也可以提供為發光二極體顯示基板。

Description

製造微發光二極體顯示器的系統與方法

本發明係有關於一種微型發光二極體(MicroLED)顯示面板以及用於形成微型發光二極體顯示面板的方法。本發明係同時關於用於形成微型發光二極體面板的設備。然而，可以理解的本發明理應具有較廣泛的應用範圍。

繼傳統的的薄膜電晶體液晶顯示器(TFT LCD)和有機發光二極體(OLED)顯示器之後，微型發光二極體被認為是下一個高科技顯示器。從傳統發光二極體繼承而來的微型發光二極體的優勢包括低功耗、高亮度、反應時間短和使用壽命長。索尼(SONY)於2012年宣布並製造了由微型發光二極體組裝而成的55英寸水晶發光二極體電視(Crystal LED TV)，其中超過600萬個微型發光二極體被用作具有百萬等級對比度的高解析度像素，超過140%由美國國家電視系統委員會(NTSC)制定的彩色電視廣播標準，與液晶顯示器相比無反應時間問題，並且與有機發光二極體顯示器相比沒有壽命問題。微型發光二極體顯示面板技術是將發光二極體晶片尺寸縮小到傳統發光二極體晶片的1%，使單個微型發光二極體適用於高解析度顯示器，將兩個微型發光二極體之間的間距從毫米縮小到微米等級，個別定址(address)每個像素，並驅動微型發光二極體陣列中的每個單獨的微型發光二極體。然而，對於每個單一的微型發光二極體，傳統的製造過程不能 用於量產，這是由於在一顯示器中數百萬個微型發光二極體難以有效率地從基板轉移到顯示器上；這就是巨量轉移(mass transfer)的議題。

為了解決這個問題，已經提出了幾種方法。Andreas Bibl等人提供的美國專利號8794501，描述了位於磊晶基板上的所有微型發光二極體一次完全地轉移到暫時或接合基板(bonding substrate)上，然後每個單個微型發光二極體通過相位轉移(phase transition)從接合基板單獨撿取到顯示面板的接收基板。巨量轉移問題仍然存在，因其數百萬微型發光二極體必須從接合基板單獨撿取到接收基板；這很費時。其他一些解決方案，例如使用液體篩檢或重力掉落，在產業上仍屬不可行。

因此，對於微型發光二極體的製造，有必要在巨量轉移議題上提供一種產業與商業上可行的方案。

本發明的目的是為微型發光二極體顯示器製造方法、微型發光二極體顯示器和製造微型發光二極體顯示器的裝置提供商業和工業上可行的解決方案。因此，本發明提供了一種形成顯示面板的方法，其步驟包含提供一第一基板，其上具有第一複數個發光二極體晶片，對於第一複數個發光二極體晶片中的每一個第一發光二極體晶片，一成對的歐姆電極形成於每一個第一發光二極體晶片上，其中每一個第一發光二極體晶片發射一第一波長光束；提供一第二基板，其上具有驅動電路係用於顯示器面板以及具有複數個成對的接合墊；翻轉第一基板將第一複數個發光二極體晶片對齊並靠近複數個成對的接合墊；從第一基板分離第一複數個發光二極體晶片；以及對第二基板回焊使得第一複數個發光二極體晶片固定在第二基板上。

在一較佳實施例中，上述之第一基板可以是藍寶石或碳化 矽，且第一複數個發光二極體晶片包含三族氮化物用以發出紫外光、藍光或綠光。如第一基板為藍寶石或碳化矽，分離步驟係藉由準分子雷射來實行。在一較佳實施例中，上述第一基板可為一膜(tape)且第一複數發光二極體晶片包含三族砷化物或三族磷化物，用以發射紅光。如果第一基板為膜，分離的步驟係由壓制(pressing)第一基板沒有複數個發光二極體晶片的前端。在一較佳實施例中，第二基板可為印刷電路板、矽、碳化矽、或是陶瓷。陶瓷基板可包含氮化鋁或氧化鋁。在一較佳實施例中，第二基板可為砷化鎵基板，且包含第二複數個發光二極體晶片，第二複數個發光二極體晶片的每一個第二發光二極體晶片發射的光的波長較第一波長為長。在一較佳實施例中，驅動電路可為主動電路陣列或是被動電路陣列。主動電路包含複數個電晶體用以驅動複數個發光二極體晶片。在一較佳實施例中，在第一基板上的第一複數個發光二極體晶片的第一間距等於在第二基板上複數個成對接合墊的第二間距。翻轉步驟的運作是將第一複數個發光二極體晶片對準複數個成對的歐姆電極。分離步驟的運作是在第一基板上逐塊(block-by-block)的將每一個第一發光二極體分離。在一較佳實施例中，在第一基板上的第一複數個發光二極體晶片的第一間距小於在第二基板上複數個成對接合墊的第二間距。翻轉步驟的運作是將第一複數個發光二極體晶片對準複數個成對的歐姆電極其中之一，並且接續進行分離步驟。在一較佳實施例中，在發光二極體晶片轉移到接合基板之後，一螢光粉層形成於第一複數發光二極體晶片上，用以提供第三波長的光，其較第一波長為長。在一較佳實施例中，具有第三波長的光與第一波長的光混合後成為白光。前述的方法，在回焊步驟之後，更包含提供一透明基板於第二基板上，其上具有彩色濾光鏡。

本發明同時提供一種顯示器面板，包含一砷化鎵基板，其具 有驅動電路於其上用於顯示面板，以及其上具有複數個成對的接合墊(bonding pad)，砷化鎵基板包含複數個紅光發光二極體晶片；以及複數個氮化鎵發光二極體晶片電性上固定於複數的成對的接合墊。

本發明同時提供一種顯示面板，包含一接合基板，其上具有驅動電路與複數個成對的接合墊；複數個氮化鎵發光二極體晶片電性地各自固定於複數個成對的接合墊上；一螢光粉層，圖案化後成為複數個區域適用以各自覆蓋住複數個氮化鎵發光二極體晶片；以及一透明基板，其上具有一彩色濾光層且各自對齊於複數個氮化鎵發光二極體晶片。

在一較佳實施例中，接合基板可為印刷電路板、矽、碳化矽、或是陶瓷。陶瓷基板可包含氮化鋁或氧化鋁。在一較佳實施例中，驅動電路可為主動電路陣列或是被電電路陣列。主動電路包含複數個電晶體用以驅動複數個發光二極體晶片。

本發明同時提供一種形成一顯示面板的方法，包含：提供一藍寶石基板，其上具有複數個氮化鎵發光二極體晶片，其中複數個氮化鎵發光二極體晶片的每一個具有一第一電極與一第二電極；提供一接合基板，其上具有驅動電路與複數個成對之接合墊；轉移複數個氮化鎵發光二極體晶片到複數個成對的接合墊上；提供一螢光粉層於複數個氮化鎵發光二極體晶片上；以及安裝一透明基板，其上具有一彩色濾光鏡於，於接合基板上，使得彩色濾光鏡與複數個氮化鎵發光二極體晶片對齊。

在一較佳實施例中，接合基板可為印刷電路板、矽、碳化矽、或是陶瓷。陶瓷基板可包含氮化鋁或氧化鋁。在一較佳實施例中，驅動電路可為主動電路陣列或是被電電路陣列。主動電路包含複數個電晶體用以驅動複數個發光二極體晶片。

本發明同時提供一種顯示器面板，包含：一藍寶石基板，其 上具有複數個氮化鎵發光二極體晶片，其中複數個氮化鎵發光二極體晶片之每一個具有一第一電極與一第二電極；一第一介電層位於藍寶石基板上，且暴露第一電極與第二電極；一第一透明導電層，圖案化後為第一複數個訊號線，位於第一介電層上與複數個氮化鎵發光二極體晶片的第一電極的一列電性連接；一第二介電層位於第一介電層與第一透明導電層之上，且暴露第二電極；一第二透明導電層，圖案化後為一第二複數訊號線，位於第二介電層上與複數個氮化鎵發光二極體晶片的第二電極的一行電性連接；一鈍化層覆蓋第二介電層與第二透明導電層；一螢光粉層位於鈍化層上，經圖案化後為複數個區域適用覆蓋複數個氮化鎵發光二極體晶片；以及一透明基板，其上具有一彩色濾光鏡以覆蓋且對齊複數個氮化鎵發光二極體晶片。

本發明同時提供一種形成一顯示面板的方法，包含：提供一藍寶石基板，其上具有複數個氮化鎵發光二極體晶片，其中複數個氮化鎵發光二極體晶片的每一個具有一第一電極與一第二電極；形成一第一介電層於藍寶石基板與複數個氮化鎵發光二極體晶片上；暴露第一電極與第二電極；形成一第一導電層於第一介電層上；圖案化第一導電層為第一複數個訊號線以電性的連接複數個氮化鎵發光二極體晶片的第一電極之一列；形成一第二介電層於第一介電層與圖案化的第一透明導電層上；暴露第二電極；形成一第二導電層於第二介電層上；圖案化第二導電層為第二複數個訊號線以電性的連接複數個氮化鎵發光二極體晶片的第二電極之一行；形成一鈍化層(passivation layer)以覆蓋圖案化的第二透明導電層與第二介電層上；提供一螢光粉層於頓化層上；以及對藍寶石基板安裝一透明基板，其上具有一彩色濾光層，使得彩色濾光層與複數個氮化鎵發光二極體晶片對齊。

本發明同時提供一種裝置，包含：一平台(platform)用以安裝一第一基板，其上具有複數個發光二極體；一第一滑台(stage)用以提供一第一運動，運動具有兩個互相正交的水平方向；一安裝滑台位於第一滑台上，係用以固定一第二基板，其上具有一驅動電路以及複數個成對的接合墊，其中複數個發光二極體晶片面對複數個成對的接合墊；用以從第一基板分離複數個發光二極體晶片之手段；以及一控制器用以控制平台、第一滑台、安裝滑台、以及分離之手段，使得一顯示面板得以形成。

在一較佳實施例中，前述的裝置更包含一第二滑台與第一滑台與安裝滑台之間，用以提供一垂直運動。在一較佳實施例中，當第一基板是藍寶石或是碳化矽時，其中上述之分離手段為一準分子雷射。在一較佳實施例中，當第一基板是一膜時，其中上述之分離手段為按壓裝置用以將複數個發光二極體晶片按壓至複數個成對的接合墊。

本發明同時提供一種顯示面板，包含：一接合基板，具有驅動電路與一複數個成對之接合墊位於其上；一複數個氮化鎵發光二極體晶片電性固接於該複數個成對的接合墊上；一光轉換層，圖案化為一複數個區域適用於覆蓋對應該複數個氮化鎵發光二極體晶片上；以及一圖案化之色彩定義層於該光轉換層上，且對準對應該複數個氮化鎵發光二極體晶片上。

本發明同時提供一種顯示面板，包含：一藍寶石基板，具有複數個氮化鎵發光二極體晶片位於其上；一圖案化之第一歐姆接觸導電層，電性連接於該複數個氮化鎵發光二極體晶片上的第一導電性；一圖案化的鈍化層，覆蓋該圖案化的第一歐姆接觸導電層上與該複數個氮化鎵發光二極體晶片上，並且暴露該複數個氮化鎵發光二極體晶片上的第二導電性；以及一圖案化之第二歐姆接觸導電層，電性連接於該複數個氮化鎵發 光二極體晶片上的該第二導電性。

在一較佳實施例中，上述之圖案化之鈍化層混有光轉換材料。在一較佳實施例中，本發明之顯示面板更包含一顏色定義層位於該複數個氮化鎵發光二極體晶片上。在一較佳實施例中，上述之顏色定義層為一彩色濾鏡，係用以定義一像素的紅綠藍色。在一較佳實施例中，本發明之顯示面板更包含一第一金屬線位於該第一歐姆透明接觸層上；以及一第二金屬線位於該第二歐姆透明接觸層上。

本發明同時提供一種形成一顯示器面板的方法，包含之步驟為：提供一藍寶石基板，其具有複數個氮化鎵發光二極體晶片位於其上，其中上述之複數個氮化鎵發光二極體晶片之每一個具有一第一電極與一第二電極；提供一接合基板，其具有驅動電路與複數個成對之接合墊於其上；轉移該複數個氮化鎵發光二極體晶片到該複數個成對之接合墊上；提供一光轉換層於對應的該複數個氮化鎵發光二極體晶片；以及形成一圖案化的顏色定義層於該光轉換層上，且對準於該複數個氮化鎵發光二極體晶片。

本發明同時提供一種形成一顯示器面板的方法，包含之步驟為：提供一藍寶石基板，其具有複數個氮化鎵發光二極體晶片於其上；形成一圖案化第一歐姆接觸透明導電層於該複數個氮化鎵發光二極體晶片之第一導電性；形成一圖案化之鈍化層於該圖案化第一歐姆接觸透明導電層與該複數個氮化鎵發光二極體晶片上，其中該複數個氮化鎵發光二極體晶片之第一導電性暴露出；以及形成一圖案化第二歐姆接觸透明導電層於該複數個氮化鎵發光二極體晶片之第二導電性。

在一較佳實施例中，在該形成該圖案化之鈍化層步驟前更包含一步驟以混合一光轉換材料於該鈍化層中。在一較佳實施例中，在該形成該第二歐姆透明導電層之前，更包含一步驟以形成一顏色定義層於該複 數個氮化鎵發光二極體晶片上。在一較佳實施例中，上述之顏色定義層為彩色濾鏡，系用以定義一像素中的紅綠藍色。在一較佳實施例中，本發明的方法更包含在該形成該第一歐姆接觸透明導電層步驟後，形成一圖案化第一金屬線於該第一歐姆接觸透明導電層上；在該形成該第二歐姆接觸透明導電層步驟後，形成一圖案化第二金屬線於該第二歐姆接觸透明導電層上。

【00121】10:磊晶基板

【00122】12:n磊晶層

【00123】14:n歐姆接觸電極

16:p磊晶層

18:p歐姆接觸電極

20:晶片圖案

22:剝離線

23:蝕刻選擇層

30:固定

32:逐一晶片雷射暴露

34:剝離

36:回焊

40:發光二極體晶片

45:發光二極體晶片

50:接合基板

51:砷化鎵接合基板

52:接合墊

54:穿透砷化鎵透孔

60:驅動電路

62:具有驅動電路紅色發光二極體磊晶層

64:絕緣層

65:第二絕緣層

66:金屬化

67:金屬化

68:接觸窗

70:螢光粉

72:螢光粉

80:暫時基板

81:膜

90:鈍化層

100:像素

【00152】102:黑矩陣

【00153】104:電晶體

【00154】106:發光二極體元件

【00155】108:發光二極體晶片

【00156】110:控制訊號

【00157】112:亮度訊號

【00158】120:影像掃描線

【00159】122:轉換訊號

【00160】130:彩色濾光鏡

【00161】132:顏色定義層

【00162】200:透明基板

【00163】300:x-y滑台

【00164】302:z滑台

【00165】304:靜電吸盤

【00166】310:x-y平台

【00167】320:準分子雷射

【00168】322:敲擊裝置

【00169】323:撞擊針

【00170】330:控制器

第1A到第1D圖是根據本發明的一個實施例中在一磊晶基板上形成發光二極體在各個階段的結構示意圖；

第2A到第2B圖是根據本發明的一個實施例中從磊晶基板將微型發光二極體準備轉移到顯示器的各個階段的結構示意圖；

第3A到第3C圖是根據本發明的一個實施例中在雷射剝離製程的各個階段的結構示意圖；

第4A到第4B圖是根據本發明的一個實施例中在在磊晶基板與接合基板之間的分離過程在各個階段的結構示意圖；

第5A到第5D圖是根據本發明的一個實施例中在另一個發光二極體晶片形成在接合基板上的各個階段的結構示意圖；

第6A到第6C圖是根據本發明的一個實施例中在發光二極體晶片上的螢光粉的結構示意圖；

第7A到第7G圖是根據本發明的一個實施例中在接合基板上發光二極體晶片的形成過程中各個階段的結構示意圖；

第8A到第8E圖是根據本發明的一個實施例中發光二極體晶片轉移到一暫時基板的形成過程在各個階段的結構示意圖；

第9圖是根據本發明的一個實施例中在接合基板上形成紅色 發光二極體與驅動電路各步驟的流程圖；

第10A到第10M圖是根據本發明的另一個實施例中在紅光發光二極體與驅動電路形成在接合基板上以及藍/綠光發光二極體轉移到接合基板在各個階段的結構示意圖；

第11A與11B圖是根據本發明的兩個實施例中發光二極體顯示器的結構示意圖；

第12A與12B圖是根據本發明的兩個實施例中發光二極體顯示器的線路布局的結構示意圖；

第13A圖是根據本發明的一個實施例中在發光二極體晶片上使用彩色濾光鏡與螢光粉的發光二極體顯示器的剖面結構示意圖；

第13B圖是根據本發明的一個實施例中在透明基板上使用彩色濾光鏡與螢光粉的發光二極體顯示器的剖面結構示意圖；

第13C圖是根據本發明的一個實施例中使用彩色濾光鏡的發光二極體顯示器的剖面結構示意圖；

第14A圖是根據本發明的一個實施例中使用彩色濾光鏡的發光二極體顯示器的俯視結構示意圖；

第14B圖是根據本發明的一個實施例中使用彩色濾光鏡與黑矩陣的發光二極體顯示器的俯視結構示意圖；

第15A到第15E圖是根據本發明的一個實施例中形成被動式氮化鎵發光二極體顯示器在具有塗佈的螢光粉與彩色濾光鏡的基板上在各個階段的結構示意圖；

第16圖是根據本發明的一個實施例中在具有微透鏡的被動式氮化鎵發光二極體顯示器的剖面結構示意圖；

第17圖是根據本發明的一個實施例中形成發光二極體晶片 在接合基板的裝置的結構示意圖；

第18圖是根據本發明的另一個實施例中形成發光二極體晶片在接合基板的裝置的結構示意圖。

第19A到第19E圖是根據本發明的一個實施例中形成氮化鎵發光二極體顯示器在具有塗佈的螢光粉與彩色濾光鏡的基板上在各個階段的結構示意圖；

第20A到第20H圖是根據本發明的一個實施例中形成氮化鎵發光二極體顯示器在具有塗佈的螢光粉與色彩定義層的基板上在各個階段的結構示意圖；

第21A到第21G圖是根據本發明的一個實施例中形成氮化鎵發光二極體顯示器在具有塗佈的螢光粉與色彩定義層的基板上在各個階段的結構示意圖；

第22A圖是根據本發明的一個簡化的實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上的剖面結構示意圖；

第22B圖是根據本發明在第22A圖中的一個實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上具有一第一透明歐姆接觸導電層的剖面結構示意圖；

第22C圖是根據本發明在第22B圖中的一個實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上具有一第二透明歐姆接觸導電層的剖面結構示意圖；

第23A圖是根據本發明在第22A圖中的一個實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上俯視結構示意圖；

第23B圖是根據本發明在第23A圖中的一個實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上具有一第一透明歐 姆接觸導電層的俯視結構示意圖；

第23C圖是根據本發明在第23B圖中的一個實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上具有一第二透明歐姆接觸導電層的俯視結構示意圖；

第24A圖是根據本發明的另一個實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上的剖面結構示意圖；

第24B圖是根據本發明在第24A圖中的一個實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上俯視結構示意圖；

第25A圖是根據本發明的另一個簡化實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上的剖面結構示意圖；以及

第25B圖是根據本發明在第25A圖中的一個實施例中用以顯示在一顯示器上氮化鎵發光二極體晶片在藍寶石基板上俯視結構示意圖。

如本文所述，字詞“基板”通常是指由半導體或非半導體材料形成的板。這種半導體或非半導體材料的例子包括但不限於單晶矽、碳化矽、砷化鎵、磷化銦、藍寶石、陶瓷、玻璃和印刷電路板。這樣的基板通常可以在半導體製造設備中發現和/或處理。磊晶基板是指為在半導體製造設備中磊晶生長而提供的基板。接合基板是指其上具有電路和接合墊(bonding pad)以接收電子元件的基板。

對於基板，可以在基板上形成一層或多層的結構。許多不同類型的層在本領域中是已知的，並且本文所用的字詞“基板”旨在涵蓋可以在其上形成所有類型的層的晶片。可以對在基板上形成的一層或多層進行圖案轉移。例如，基板可以包括多個晶方/晶片，每個晶方/晶片具有可重 複的圖案化特徵。這樣的材料層的形成和處理可以最終形成完整的半導體元件。這樣，基板可以包括未在其上形成完整半導體元件的所有層的板或者在其上已經形成完整半導體元件的所有層的基板。基板可以進一步包括至少一部分的積體電路(IC)或諸如發光二極體晶片的光電元件。

字詞“發光二極體”通常是指具有或不具有封裝的發光二極體，可以通過驅動指定的直流電而而發出紅色，綠色，藍色或紫外光。字詞“發光二極體晶片”通常是指在基板上透過磊晶成長而形成的發光二極體，並具有成對的歐姆接觸電極，不論是否從磊晶基板上分離出來。本發明中，發光二極體晶片可以在磊晶基板上形成，或接合至接合基板。典型的發光二極體晶片的尺寸約為14x14平方密耳(mil)，為355.6x355.6平方微米，而微型發光二極體晶片的尺寸範圍通常小於100X100平方微米，較佳的尺寸範圍小於50X50平方微米。

在本發明中，字詞“電路”可以包括電阻，二極體或電晶體。在本發明中，字詞“指標(index)”是指磊晶基板或接合基板上的兩個發光二極體晶片之間的間距。字詞“彩色濾光鏡”用於過濾多個波段中的光。在本發明中，彩色濾光鏡是指使紅色，綠色和藍色的光分別通過對應的紅色，綠色和藍色濾光鏡。

除非邏輯順序是必要的，否則本發明中的處理流程的步驟通常是可交換的。本發明中的半導體的導電類型，例如半導體層中的負(n)型或正(p)型導電性，理應為可交換的。

本發明中不同範例的實施例，在參考伴隨的圖示中將會有更完整的描述，其中顯示了某一些發明的實施例。在不限製本發明保護範圍的情況下，實施例的所有描述和圖示將參考微型發光二極體顯示器及其製造方法予以說明。然而，這些實施例不用於將本發明限制為微型發光二極 體的轉移方法。在圖示中，為了清楚起見，可能誇大了每個部件以及每個部件之間的相對尺寸。在圖示的以下描述中，相同或相似的圖示標記指示代表相同或相似的組件或實體，並且僅描述相對於各個實施例的不同之處。

因此，儘管本發明的範例實施例能夠進行各種修改和替代形式，但是在圖示中通過示例顯示出了本發明的實施例，並且在此將對其進行詳細描述。然而，應理解，無意將本發明的示例實施例限制為所公開的特定形式，而是相反，本發明的示例實施例將覆蓋落入本發明的範圍內的所有修改，等同形式和替代形式。

本發明提供了一種方法，其中可以將微型發光二極體晶片直接轉移到接合基板，其中，接合基板不僅包括驅動電路，而且還提供用於顯示。首先，對於III族氮化物為主的化合物，通過在藍寶石(Sapphire)、碳化矽(SiC)、矽(Si)、氮化鎵(GaN)或氧化鋅(ZnO)基板上進行磊晶生長來形成以氮化鎵為主的化合物，以提供綠色、藍色或紫外光。對於III族砷化物或III族磷化物，可通過在砷化鎵(GaAs)，銻化銦(GaSb)，磷化鎵(GaP)或磷化銦(InP)基板上磊晶生長以提供紅光來形成砷化鎵為主或磷化鋁鎵銦(AlInGaP)化合物。在磊晶生長製程之後，以晶片圖案化處理磊晶層，並且在p/n磊晶層上分別形成歐姆接觸電極。提供具有驅動電路和在其上形成的接合墊(bonding pads)的接合基板(bonding substrate)以容納微型發光二極體晶片。可以使用雷射剝離技術轉移藍寶石基板上的III族氮化物微型發光二極體晶片，並且可以通過機械按壓方式轉移碳化矽，矽、氧化鋅基板上的III族砷化物，III族磷化物微型發光二極體晶片或III族氮化物微型發光二極體晶片。對於相同的指標(index)，可以同時逐塊(block-by-block)同時操作巨量轉移(mass transfer)；對於不相等的指標(index)，可以逐個晶片(chip-by-chip)依次進行巨量轉移；或是直接進行整個基板的轉移。然後，將具有轉移的 微型發光二極體晶片的接合基板重新加熱，使得可以通過使用共晶接合(eutectic bonding)，釬焊接合(soldering bonding)或銀環氧樹脂(silver epoxy，一般簡稱銀膠)烘烤來接合(bonding)接合墊(bonding pads)和微型發光二極體晶片。因此，可以在工業和商業方面解決巨量轉移。

在一實施例中，顯示器的一個像素可以包括藍色微型發光二極體晶片、綠色微型發光二極體晶片和紅色微型發光二極體晶片。在另一實施例中，顯示器的一個像素可以包括藍色微型發光二極體晶片，其上塗覆(coating)有綠色螢光粉的藍色微型發光二極體晶片以及其上塗覆有紅色螢光粉的藍色微型發光二極體晶片。在另一實施例中，顯示器的一個像素可以包括藍色微型發光二極體晶片，綠色微型發光二極體晶片和其上塗覆有紅色螢光粉的藍色微型發光二極體晶片。在另一實施例中，顯示器的一個像素可以包括三個分別具有紅色、綠色與藍色螢光粉的紫外光微型發光二極體晶片。在另一實施例中，顯示器的一個像素可以僅包括一個用於單色顯示的藍色微型發光二極體晶片。在一個實施例中，顯示器的一個像素可以包括三個全部塗有黃色螢光粉的微型發光二極體晶片，並且其後的紅色、綠色與藍色彩色濾光片將白光過濾為全彩色圖像。在該實施例中，紅色、綠色與藍色濾光器的功能將與薄膜電晶體液晶顯示器中的功能相似。在該實施例中，為了實現寬色域(wide color gamut)，在該實施例中可以採用紅色螢光粉或量子點(quantum dot)技術。紅色螢光粉可以包括氮化物螢光粉。或者，具有增強的紅光的白色螢光粉，例如奇異(GE)開發的氟化物(KSF)螢光粉和TriGain螢光粉。夏普還開發了寬色域(WCG)螢光粉，其中包括ß-SiAlON綠色螢光粉和KSF螢光粉。

在一個實施例中，接合基板可以是砷化鎵，並且紅色微型發光二極體晶片以及驅動電路可以形成在砷化鎵基板上。因此，僅需要將藍 色和綠色的微型發光二極體晶片轉移到接合基板上。或者，將藍色微型發光二極體晶片上的帶有綠色螢光粉(例如矽酸鹽螢光粉或ß-SiAlON綠色螢光粉)的藍色微型發光二極體晶片轉移到接合基板上。

現在請參閱圖示，值得注意本發明可透過圖示更清楚地闡明。在第1A圖中，提供了用於磊晶生長的基板10，其可以是矽，碳化矽、氧化鋅、氮化鎵、藍寶石(Al₂O₃)、砷化鎵、銻化鎵、磷化鎵、或磷化銦。然而，在本發明的一個實施方案中，較佳的選擇是砷化鎵和藍寶石作為磊晶基板。對於III族氮化物，磊晶基板10將是藍寶石、碳化矽、矽、氧化鋅或氮化鎵，而對於III族砷化物，基板10將是砷化鎵、銻化鎵、磷化鎵或磷化銦。基板10的晶格方向(orientation)係選擇可用於III-砷化物，III-磷化物或III-氮化物化合物的磊晶生長。在一實施例中，可將藍寶石基板圖案化為藍寶石基板以增強亮度。

在第1B圖中，提供一磊晶成長製程用以形成磊晶層。具有第一導電性的第一磊晶層12形成在磊晶基板10上，並且具有第二導電性的第二磊晶層16形成在第一磊晶層12上。第二導電性與第一導電性相反。在較佳的實施方式中，第一導電性是n型，第二導電性是p型。通過使用傳統技術，總是在第一磊晶層12和第二磊晶層16之間形成單量子阱(single quantum well)層或多量子阱層(第1B圖中未顯示)。對於藍寶石、碳化矽和矽磊晶基板10，在形成第一磊晶層12之前先形成低溫緩衝層22，以提升二維生長。在本發明中，III族氮化物可以發射綠色，藍色或紫外光，而III族砷化物或III族磷化物可以發射紅色。在一個實施例中，磊晶層12和16可以是Al_xGa_(1-x)As，(Al_xGa_(1-x))_yIn_(1-y)P，y~0.5(與砷化鎵晶格匹配)或Al_xIn_yGa_(1-x-y)N。在一實施例中，磊晶層12和16將發射藍光。

在第1C圖中，分別在第一磊晶層和第二磊晶層上形成兩個 電極。通過使用包括微影步驟和蝕刻步驟的傳統圖案化方法去除第二磊晶層16的一部分，並且對於蝕刻步驟，較佳的方式是各向異性蝕刻方法。然後通過剝離(lift-off)方法在第一磊晶層12上形成第一歐姆接觸電極14，或者在第一磊晶層12上沉積歐姆接觸材料層，並通過使用傳統方法去除歐姆接觸層的不必要部分。圖案轉移方法，包括傳統的微影步驟和蝕刻步驟。第一歐姆接觸電極14的材料可以是鍺(Ge)/金(Au)、鈀(Pd)/鍺(Ge)、鉻(Cr)/金(Au)、鋁化鉻(CrAl)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鈦(Ti)/鋁(Al)、鈦(Ti)/鋁(Al)/鎳(Ni)/金(Au)、鉭(Ta)/鈦(Ti)/鎳(Ni)/金(Au)、釩(V)/鋁(Al)/釩(V)/金(Au)、釩(V)/鈦(Ti)/金(Au)、釩(V)/鋁(Al)/釩(V)/銀(Ag)、氧化銦鋅(IZO)或氧化銦錫(ITO)分別用於III-氮化物、III-磷化物或III-砷化物。通過剝離法在第二磊晶層16上形成第二歐姆接觸電極18，或者在第二磊晶層18上沉積歐姆接觸材料層，並通過使用傳統圖案化去除歐姆接觸層的不必要部分。蝕刻方法包括微影方法和蝕刻方法的步驟。第二電極18的材料可以是高功函數金屬，例如鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鈹化金(AuBe)、鋅化金(AuZn)、鈹化鈀(PdBe)、鈹化鎳(NiBe)、鋅化鎳(NiZn)、鋅化鈀(PdZn)、鋅化金(AuZn)、釕(Ru)/鎳(Ni)/氧化銦錫(ITO)、鎳(Ni)/銀(Ag)/釕(Ru)/鎳(Ni)/金(Au)、鎳(Ni)/金(Au)或氧化銦錫(ITO)用於III-氮化物，III-磷化物或III-砷化物。在該實施例中的歐姆接觸電極形成過程中的剝離方法包括以下步驟：首先在磊晶層12或16上沉積光阻層，以圖案曝光和顯影光阻層，在光阻層上沉積歐姆接觸材料層。然後暴露磊晶層12或16，然後直接去除光阻層。光阻層上的歐姆接觸材料層將同時被去除。剝離方法有著省略一個蝕刻步驟的優點。

在第1D圖中，進行平台(mesa)蝕刻製程，並通過使用傳統圖案化蝕刻方法同時形成切割線(scribe line)20，以區分每個發光二極體晶片40。歐姆接觸電極和平台的形成被稱為晶片製程，並且在第1C圖中形成歐 姆接觸電極和在第1D圖中形成平台的過程和步驟順序可以交換或反過來。可以在微型發光二極體晶片上形成具有用於第一/第二歐姆接觸電極的開口的鈍化層(passivation layer)，以保護所有微型發光二極體晶片，儘管在圖示中未示出該鈍化層是為了不使本發明失焦。

在第2A圖中，接合基板50上設置有驅動電路60和成對的接合墊52。接合基板50可以是印刷電路板，矽，碳化矽，AlN陶瓷或氧化鋁(Al2O3)陶瓷，玻璃或砷化鎵。驅動電路60和成對的接合墊52的形成方法可以是任何傳統技術。接合基板50的背面較佳的方式為平坦的。如果稍後要進行雷射剝離技術，則應拋光接合基板50的背面。微型發光二極體晶片將被轉移到接合基板上。在第2B圖中，將第1D圖中的處理後的磊晶基板10翻轉並且將每個發光二極體晶片40對準每個成對的接合墊52，由於磊晶基板上的指標與接合基板上的指標相同。結合墊30可以包括共晶結合、焊接結合以及與具有銀的環氧樹脂(一般簡稱銀膠)。

然後，在第3A圖中引入了逐個晶片(chip-by-chip)的雷射曝光。在此實施例中，一次僅傳送一個晶片用於特定的發光二極體顏色。但是，如果在其他應用程序或實施例中所有發光二極體發出相同的顏色，則可以同時傳輸一個發光二極體區塊(block)。通過對低溫緩衝層22的雷射曝光32來照射第一發光二極體晶片，使得氮化鎵磊晶層12將與藍寶石磊晶基板10分離。因此，第一發光二極體晶片與磊晶基板10分離。請注意，在第3A圖中，歐姆接觸電極非常靠近成對的接合墊；但是他們沒有完全接觸。磊晶基板10必須足夠靠近接合基板50，使得當第一發光二極體晶片暴露於雷射時，第一發光二極體晶片將與磊晶基板10分離並直接轉移到接合基板50。對於其他一些傳統的雷射剝離製程，首先將微型發光二極體晶片粘合到成對的接合墊上，然後通過雷射曝光進行照明。在本發明中，首先進行 雷射曝光，使得可以將微型發光二極體晶片選擇性地結合到接合基板50。諸如波長，雷射功率，光束大小和形狀以及曝光時間之類的參數可以是任何傳統技術。在一個實施例中，可以以248奈米的波長，大約3-10奈秒的脈衝和大約120-600微焦耳/平方公分的能量密度來施加KrF準分子雷射。在另一個實施例中，可以以355奈米的波長，大約20-50奈秒的脈衝，大約250-350微焦耳/平方公分的能量密度施加Nd：YAG雷射。在該實施例中，即使使用了藍寶石磊晶基板，但是雷射剝離也可以應用在碳化矽磊晶基板上，並且細節可以參考Nakamura等發明人的美國專利號7,825,006。

在第3B圖中，第二發光二極體晶片通過雷射曝光32照射到低溫緩衝層22上。因此，第二發光二極體晶片與磊晶基板10分離並掉落在接合基板上。並且在第3C圖中，第三發光二極體晶片通過雷射曝光32照射到低溫緩衝層22。因此，第三發光二極體晶片與磊晶基板10分離並轉移到接合基板上。需要注意，在第3圖中，第一、第二和第三微型發光二極體晶片不是相鄰的，因為其他一些可以發射來自其他磊晶基板的光的微型發光二極體晶片可以粘結到該接合基板上。在一個實施例中，第一、第二和第三微型發光二極體晶片可以發射藍光，並且在其他可以發射綠光的磊晶基板上的其他微型發光二極體晶片應該結合到該接合基板上。如果接合基板是砷化鎵，則已經在接合基板中已經形成紅色發光二極體晶片。如果應將紅色微型發光二極體晶片粘合到接合基板上，而接合基板本身不是砷化鎵，則藍色微型發光二極體晶片之間的間隔應增加到第3圖的兩倍。

在通過雷射曝光照射所有被選擇的藍色微型發光二極體晶片之後，將被選上的藍色微型發光二極體晶片轉移到接合基板上。磊晶基板上剩餘的藍色微型發光二極體晶片可以加工到下一個接合基板。在第3圖中，每個微型發光二極體晶片可以依次逐個晶片(chip-by-chip)或逐個區塊 (block-by-block)地傳輸。

在第4A圖中，將磊晶基板10移出34，同時將通過雷射曝光照射的一些微型發光二極體晶片留在接合基板50上，而將其他未受到雷射曝光照射的發光二極體晶片保留在磊晶基板上10。在第4B圖中，可以通過使用共晶結合、焊接結合或烘烤銀膠來對接合基板50進行再加熱，從而將轉移的微型發光二極體晶片結合到成對的結合墊上。當所有的微型發光二極體晶片已經被轉移時，較佳的方式是要執行這個步驟。

在第5A圖中，翻轉具有其他微型發光二極體晶片45(例如綠色發光二極體晶片)的第二磊晶基板10-1，並且所有微型發光二極體晶片45對准其餘的成對接合墊。在該實施例中，磊晶基板上的一些綠色微型發光二極體晶片45可能已經在另一接合基板上轉移過。然後，如第5B圖所示，將磊晶基板10-1位於夠靠近接合基板50，但是磊晶基板10-1與接合基板50之間的距離，為了晶片間隙考量，應大於晶片厚度，例如相隔幾微米，並且通過雷射曝光32照射一個發光二極體晶片45。在第5C圖中，通過雷射曝光32再次將另一個發光二極體晶片45照射到低溫緩衝層。因此，所有的微型發光二極體晶片都與磊晶基板10-1分離，並逐個晶片地轉移至接合基板50。在第5D圖中，磊晶基板10-1被移開並且所有發光二極體晶片被轉移34。接合基板50再次被再次加熱。為了方便起見，應在所有微型發光二極體晶片都已轉移到接合基板上之後再加熱步驟。

如果接合基板具有小尺寸或大尺寸，則可以在顯示面板中合併，分離或分割接合基板50。例如，如果接合基板是二乘二英寸的基板並且顯示裝置是六乘二英寸，則需要將三個接合基板合併成單個顯示面板。如果接合基板是十乘十二英寸的基板，並且顯示器是六乘三英寸，則接合基板需要被分離或分割成九個顯示面板。

如果所有發光二極體晶片都可以是紫外線發光二極體，則可以在微型發光二極體晶片的背面上形成紅色螢光粉70，綠色螢光粉71和藍色螢光粉72，如第6A圖所示。在第6B圖中，僅提供藍色發光二極體晶片，而在發光二極體晶片上形成或塗覆綠色螢光粉71和紅色螢光粉70。螢光粉70可以通過噴塗(spray)、微影(lithography)、貼合(taping)或印刷(print)形成。如第6C圖所示的另一實施例，如果提供藍色和綠色的微型發光二極體晶片，則僅紅色螢光粉70形成並塗覆在一些藍色發光二極體晶片上。如此，製造出顯示器。

在另一個實施例中，如果磊晶基板上的微型發光二極體晶片的指標不等於接合基板上的指標，則磊晶基板上的發光二極體晶片應該一個接一個地轉移。首先，將磊晶基板上的第一個微型發光二極體晶片對準特定的成對接合墊，如第7A圖所示。然後，在第7B圖中，將磊晶基板移動到足夠靠近接合基板的位置。

然後在第7C圖中，通過雷射曝光32照射第一微型發光二極體晶片。因此，在第7D圖中，第一微型發光二極體晶片與磊晶基板10分離並附著到接合基板50上，另一個微型發光二極體晶片仍保留在磊晶基板上。

然後，在第7E圖中，移動磊晶基板10和接合基板，使得第二發光二極體晶片與另一個成對的接合墊對齊，並通過雷射曝光32照射。在第7F圖中，第二發光二極體晶片轉移到接合基板50上。在第7G圖中，移動磊晶基板10和接合基板，使得第三發光二極體晶片與另一對結合的接合墊對準，並再次被雷射曝光32所照射。因此，可以繼續該製程，直到所有指定的微型發光二極體晶片都轉移到接合基板上為止。在該實施例中，磊晶基板上的微型發光二極體晶片的指標小於接合基板上的成對的接合墊的指標。

在本發明中，可以通過使用雷射剝離方法來分離藍寶石基板。但是，對於其他磊晶基板，例如矽、碳化矽和砷化鎵，通過雷射剝離將磊晶基板與磊晶層分離並不容易。因此，提供了另一種方法。在一個實施例中，可以在砷化鎵基板上形成紅色微型發光二極體晶片，然後將紅色微型發光二極體晶片轉移到臨時基板上。通過使用選擇性蝕刻方法移除砷化鎵基板，然後將所有的微型發光二極體晶片再次轉移到作為基板的膜(tape)上。因為膜是柔軟的並且微型發光二極體晶片和膜之間的粘性不是那麼緊密，所以可以通過使用尖端將微型發光二極體晶片直接壓到接合基板上。因此，以前的雷射剝離方法現在可以用機械壓制方法代替。膜的黏性是可被控制，使得轉移的過程可以最佳化。

為了解釋該實施例，應該引入一些圖示以清楚說明。在一個實施例中，首先提供砷化鎵磊晶基板10。然後，如第8A圖所示，通過使用傳統的磊晶生長方法在砷化鎵基板上形成諸如砷化鋁(AlAs)的蝕刻選擇層23。然後，通過磊晶生長順序地形成第一磊晶層12和第二磊晶層16，隨後將形成單獨的發光二極體晶片圖案。通過蒸鍍方法在第二磊晶層16上形成p歐姆接觸層18。然後，通過使用特定的膠將磊晶基板10的上端固定到臨時基板80，該特定的膠在被紫外線照射或加熱到某個特定溫度時會失去粘性，如第8B圖所示。

接下來，通過蝕刻該蝕刻選擇層23去除磊晶基板10(該製程的詳細過程可以參考美國公開號2006/0286694)，並且具有n歐姆接觸電極14和p歐姆接觸電極18的發光二極體晶片是在磊晶層上形成，如第8C圖所示。翻轉臨時基板80。然後，如第8D圖所示，將n歐姆接觸電極14的上端固定至膜81。膜的粘性不能太粘，因此以後可以通過簡單的機械加壓將每個微型發光二極體晶片壓落(pressing)下來。然後通過加熱或用紫外線照射除去臨 時基底80，並如第8E圖所示，翻轉帶發光二極體晶片的膜。去除砷化鎵基板的另一實施例是利用直接形成在砷化鎵基板上的蝕刻停止層(例如砷化鋁)上直接蝕刻砷化鎵基板。該實施例的處理過程與上面的描述相類似。

對於其他磊晶基板，例如矽、碳化矽、氮化鎵、氧化鋅、磷化鎵和銻化鎵，應在形成磊晶層之前形成相應的選擇性蝕刻層，並且可以應用前一種方法。對於碳化矽磊晶基板，過渡金屬氮化物層適合作為選擇性蝕刻層。

磊晶基板可以用作具有驅動電路的接合基板，並且提供了生長在砷化鎵基板上的磷化鋁鎵銦紅色發光二極體結構來說明該實施例。在第9圖中，提供了用於說明該實施例的處理流程。首先，如步驟S9-1所示，提供諸如砷化鎵或磷化銦的基板，用於磊晶生長紅色微型發光二極體晶片結構，並作為用於藍色/綠色微型發光二極體晶片的接合基板。然後，作為可選的步驟S9-2，在基板上形成用於反射紅光的布拉格反射層(DBR layer)，並且在布拉格反射層上磊晶生長紅色發光二極體結構，如步驟S9-3。接下來，作為步驟S9-4，在布拉格反射層上製造紅色的微型發光二極體晶片。然後，通過使用傳統的離子植入和/或擴散，在步驟S9-5中將p阱形成在GaAs基板中。在該實施例中，因為基板是n型，所以形成p阱。如果較佳的實施例為p型的MISFET(metal-insulator-semiconductor field effect transistor；金屬-絕緣體-半導體場效應電晶體)，則應在此步驟中形成n阱。然後，在p阱中形成多個隔離區，作為用於將隨後形成的電晶體與成對的接合墊隔離，如步驟S9-6。隔離區可以是例如氮化矽、氧化矽、氧化鋁或氮化鋁。然後，在步驟S9-7中，在p阱中形成在該實施例中為MISFET(金屬-絕緣體-半導體場效應電晶體)的電晶體。砷化鎵基板將提供為MISFET中的半導體層。然後，形成歐姆接觸陣列以歐姆接觸微型發光二極體晶片，如步驟S9-8，並且在步驟 S9-9，在隔離元件上形成成對的接合墊。然後，可以在步驟S9-10中將藍色和綠色的微型發光二極體晶片轉移到配對的接合墊上。在步驟S9-11中，在基板上形成諸如氧化矽或氮化矽的內介電層(ILD layer；Inter-layer dielectric layer)，並且在步驟S9-12中，在內介電層中形成多個接觸窗。然後，在步驟S9-13中，然後在內介電層上形成金屬層以電性連接到接觸窗。在步驟S9-14中，形成諸如氧化矽或氮化矽的鈍化層以覆蓋所有電晶體、微型發光二極體晶片和金屬層，並且在步驟S9-15中，可選擇地將基板的背面金屬化。

第9圖所示的處理流程的詳細步驟可以參考第10A圖至第10M圖。首先，如第10A圖所示，提供砷化鎵或磷化銦基板51。可以在基板51上形成用於增強紅光提取的布拉格反射層53，然後，通過有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)在布拉格反射層53上隨後形成n磊晶層12和p磊晶層16。如第10B圖所示，通過使用傳統的圖案化和蝕刻製程，採用晶片製程在基板51上形成單個紅色微型發光二極體晶片47。為了形成驅動電路，通過使用傳統的離子植入和/或擴散步驟來形成p阱55，如第10C圖所示。在該方法的一個實施方案中，摻雜質(dopant)可以是鎂或鋅。然後，如第10D圖所示，在基板51中形成幾個隔離區56，用於將微型發光二極體晶片與電晶體電性隔離。隔離區可以是介電質，例如氧化矽，氮化矽，氧化鋁或氮化鋁。在該步驟中，隔離區的形成包括蝕刻製程並將介電層重新填充到蝕刻區域中。

在第10E圖中，通過使用傳統方法在p阱55內和之上形成n型MISFET 90。在一個實施例中，閘極介電層92和閘極93依序沉積在基板51上，然後被蝕刻，然後，通過摻雜、注入或擴散矽在p阱55中形成源極/汲極區域91。閘極介電層92可以是氧化矽或氮化矽或其他介電材料，而閘極93可以是多晶矽，鋁或合適的金屬。然後可選擇在閘極和紅色微型發光二極體晶片47的側壁上形成可以是氧化矽的間隙物(spacer)94，以保護閘極和紅 色微型發光二極體晶片47，如第10F圖所示。間隙物94的形成包括在基板51上沉積共形層(conformal layer)並直接蝕刻該共形層。然後，在基板51上形成透明歐姆接觸層18，以與紅色微型發光二極體晶片47電性接觸，然後將藍/綠色微型發光二極體晶片轉移到電晶體上。透明歐姆接觸層18可以是氧化銦錫(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鎵氧化物(IGO)、鋁鋅氧化物(AZO)或銦鎵鋅氧化物(IGZO)。然後，如第10G圖所示，成對的接合墊52形成在隔離元件56上，並且電性連接到透明歐姆接觸層18。然後，如第10H圖所示，將藍色微型發光二極體晶片40和綠色微型發光二極體晶片45轉移到成對的接合墊上。

如第10I圖所示，通過使用傳統的旋塗將內介電層64，例如氧化矽、正矽酸四乙酯(TEOS)、環氧樹脂(epoxy)或矽氧樹脂(silicone)，沉積在基板51上。然後，如第10J圖所示，在內介電層64中形成接觸窗68以電性連接到電晶體90的n阱91。接觸窗68的形成包括首先蝕刻內介電層64以形成接觸孔，然後在接觸孔內填充金屬。然後，如第10K圖所示，通過使用傳統方法在內介電層64上形成金屬層62，並將其電性連接到接觸窗68。金屬層62透過電晶體90對微型發光二極體晶片40、45和47提供亮度信號，並且當對應的電晶體導通時，微型發光二極體晶片之一將發射預定的光亮度。然後形成鈍化層65，例如環氧樹脂，矽氧樹脂或微機電(MEMS)材料，以覆蓋電晶體90、微型發光二極體晶片和金屬層62，如第10L圖所示。如第10M圖所示，可選地在基板51的背面上形成金屬層66，以使得微型發光二極體晶片的所有n個電極可以通過金屬層66接地。對於紅色微型發光二極體晶片47，n電極可以通過基板51接地，而對於藍色/綠色微型發光二極體晶片40/45，n電極可以通過基板51中的通孔(via)接地。通孔的形成可以包括使用傳統方法蝕刻穿過基板51以形成通孔，並在內部填充金屬。

為了理解微型發光二極體顯示器的像素設計，最好使用透視圖來說明本發明。在第11A圖中，提供了微型發光二極體顯示面板中的兩個像素的主動電路圖。像素100包括三個微型發光二極體晶片106和三個電晶體104。電晶體104的所有閘極連接到控制信號(control signal)110，電晶體104的所有源極(source)連接到亮度信號(brightness signal)112。控制信號110，透過對電晶體104開/關，將信號提供給某個微型發光二極體晶片106。亮度信號112將提供微型發光二極體晶片106應該具有特定亮度的信號。電晶體104的功能類似於液晶顯示器面板中的膜電晶體(TFT)。包圍每個像素100的黑矩陣(black matrix)102可以增強對比度並減少所有像素100之間的干擾。微型發光二極體晶片106的p電極(陽極)連接到電晶體104的汲極，而微型發光二極體晶片的n電極(陰極)接地。

在第11B圖中，提供了微型發光二極體顯示器中的兩個像素的被動電路圖。在一個像素100中，僅提供三個微型發光二極體晶片106，並且微型發光二極體晶片106的所有p電極(陽極)連接到圖像掃描信號120，並且微型發光二極體晶片106的所有n電極(陰極)連接到圖像開關信號122。圖像掃描信號120直接將圖像信息提供給微型發光二極體晶片106，並且開關信號確定哪個微型發光二極體晶片106將被打開/關閉。如果開關信號是斷路，則連接的微型發光二極體晶片將關閉。開關信號122將順序地斷路，使得圖像信號120將向每個微型發光二極體晶片106提供正確的信號信息。微型發光二極體陣列可以通過交錯(interlace)或非交錯方法驅動以顯示影像和動畫。需要注意，砷化鎵基板不適用在該實施例中。

在接合基板上，在第11A圖中的主動電路圖的一種像素設計佈局可以參考第12A圖和第12B圖。在第12A圖中，紅綠藍佈局是順序的，也易於製造。區域108將容納微型發光二極體晶片，並且提供了兩個接合墊 52。齊納二極管也可以包括在驅動電路中作為保護電路。電晶體104可以是N型MIS(金屬-絕緣層-半導體)、P型MIS、互補型MIS電晶體或雙載子電晶體(BJT)。在較佳實施例中，使用了N型MIS電晶體。在該實施例中，可以選擇共陰極電極。在第12B圖中，如果紅綠藍微型發光二極體晶片希望緊密設計以增強對比度，則可以在一個像素中提供另一種設計佈局。

在第13A圖中，提供了本發明用於微型發光二極體晶片的另一實施例。對於藍色、綠色和紅色發光二極體晶片，驅動電壓和壽命可能因這些發光二極體的結構和材料而有所不同。一種較簡單與容易的方式來製造微型發光二極體顯示器包含只有使用藍色微型發光二極體晶片並且在其上塗覆有螢光粉73。螢光粉73發射黃光，並且在黃光與來自微型發光二極體的藍光混合之後可以提供白光。然後，在透明基板200上設置彩色濾光鏡130和黑矩陣102。因此，當每個微型發光二極體晶片由圖像信號驅動時，在彩色濾光鏡130之後，可以顯示出圖像。螢光粉73可以產生高的顯色指數(high color rendering index)或色域(gamut)。然後將具有彩色濾光鏡130和黑矩陣的基板200裝配或匹配到發光二極體晶片以形成發光二極體顯示器，如第13C圖所示。在另一個實施例中，螢光粉73和彩色濾光鏡130可以先形成在透明基板200上，如第13B圖所示。在該實施例中，然後將具有彩色濾光鏡130、螢光粉73和黑矩陣102的基板200裝配或匹配到發光二極體晶片，也如第13C圖所示。在另一個實施例中，螢光粉73可以一起發射綠色和紅色。在另一個實施例中，微型發光二極體晶片可以發射紫外光，而螢光粉73將發射紅綠藍光。在該實施例中，彩色濾光鏡200的功能將類似於液晶顯示器面板中的彩色濾光鏡，但是不再有液晶層。對於液晶顯示器的顯示面板，即使提供了完全暗的圖像，由於液晶無法完全關閉背光，所以液晶顯示器的面板中還會漏出一些白光。但是，對於本發明的發光二極體顯示面板， 可以完全關閉發光二極體，從而可以將暗圖像與傳統的冷陰極管(CRT)監視器或電漿顯示器進行比較，並具有出色的品質。在第14A圖中，以透明基板100的俯視圖，以顯示四個像素100。黑矩陣102可以圍繞一個像素形成，如第14B圖所示。

在本發明中，提供了另一實施方式，亦即在被動模式發光二極體顯示面板中，所有發光二極體晶片均不被轉移至接合基板。請參考第15A圖，其中在藍寶石基板10上已經形成的發光二極體晶片40分別具有n/p歐姆接觸電極14/18。在該實施例中，發光二極體晶片40發出藍光。發光二極體晶片配置的形成應根據顯示像素來定義，並且在該實施例中，左三個發光二極體晶片被分為一個像素，而右三個發光二極體晶片被分組為另一個像素。然後，形成介電層210以覆蓋發光二極體晶片40，並且如第15B圖所示暴露n/p歐姆接觸電極14/18。介電層210可以是氧化矽、氮化矽、四乙氧基矽烷(TEOS)，環氧樹脂(epoxy)或矽氧樹脂(silicone)。形成透明導電層，例如氧化銦錫(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鎵氧化物(IGO)、鋁鋅氧化物(AZO)或銦鎵鋅氧化物(IGZO)，並將其圖案化圖像掃描信號線120，以分別電性連接每個p歐姆導電電極，如第15C圖所示。圖像掃描信號線120也可以參考第11B圖。然後，形成另一介電層212，例如氧化矽、氮化矽、環氧樹脂或矽氧樹脂，以覆蓋發光二極體晶片和圖像掃描信號線120。在介電層212中形成幾個孔以暴露每個n型歐姆接觸。電極14和另一透明導電層，例如氧化銦錫(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鎵氧化物(IGO)、鋁鋅氧化物(AZO)或銦鎵鋅氧化物(IGZO)，被填充在每個孔內，並且在介電層212上被圖案化為開關信號線122，如第15D圖所示。開關信號線122也可以參考第11B圖。形成鈍化層65以覆蓋開關信號線122和具有高顯色指數的螢光粉73，該螢光粉73發射黃光以與藍色氮化鎵發光二極體晶片40結合以產生白光。如果發光二極體 晶片40發射紫外光，則可以使用紅綠藍混合的螢光粉。如第15E圖所示，塗覆有彩色濾光鏡130和黑矩陣102的透明基板200將微型發光二極體晶片40裝配在磊晶基板10上。因此，形成具有氮化鎵發光二極體晶片的被動發光二極體顯示器。

本發明同時提供了被動發光二極體顯示面板的另一個實施例。請參閱第16圖，其中形成具有發光二極體晶片的藍寶石基板10，並翻轉到與配對接合墊52的接合基板50上粘合。與之前的實施例類似，發光二極體晶片配置應根據顯示器像素進行定義。然後，微型透鏡陣列220形成在磊晶基板10的背面，如第15B圖所示。微透鏡可以是單層平面和一個球形凸面來折射光線的單一元件，或者具有兩個平面和平行表面，對焦作用是通過透鏡的折射係數(refractive index)的變化獲得的，亦即漸變指數透鏡(gradient-index lens)。微透鏡陣列220的形成可以從主鏡頭陣列進行模具成型(moulding)或壓印(embossing)。然後，一具有螢光粉73、彩色濾光鏡130和黑矩陣102的透明基板200依序形成於其上，以適於每個發光二極體晶片。

在第17圖中，提供了用於製造微型發光二極體顯示面板的裝置。一x-y滑台(stage)300提供水平面上兩個彼此正交的方向。x-y滑台300用於提供接合基板沿x-y方向移動，以便要粘合的接合墊可以移動到特定位置。x-y滑台300上的z平台302提供x-y平台垂直方向正交方向。提供z平台302的目的是調整接合基板高度，使雷射能夠以所需位置聚焦到磊晶基板上。z平台302上提供吸盤304，如靜電吸盤(E chuck)或真空吸盤，用於固定接合基板。然後，接合基板50被維持在靜電吸盤50上。x-y平臺(platform)310，在水平方向上提供相似的兩個正交方向，將在接合基板50和雷射320之間移動。磊晶基板10安裝在x-y平臺310上，因此所需的發光二極體晶片可以移動到指定位置，以便發光二極體晶片可以通過雷射320照射，並從磊晶基板 10分離到接合基板50。x-y平臺310對z平台將保持相同的間距。準分子雷射320用於在磊晶基板上進行照射，以便發光二極體晶片或晶片可以從磊晶基板10分離。控制器300，電氣連接到x-y滑台300、z平台302、吸盤304、x-y平臺310和雷射320。

在第18圖中，對於當雷射剝離不再適用時的實施例，提供發光二極體轉移裝置。尖頭323的壓制設備322取代了第14圖中的準分子雷射320。當膜上的微型發光二極體晶片應轉移到接合基板時，尖頭將從壓制裝置延伸或突出，將微型發光二極體晶片向下打擊命中接合基板。

本發明更提供一種製造簡易的顯示面板的實施例。請參考第19A圖，在接合基板50上設置有成對的接合墊52。不論是否具有主動元件，驅動電路60形成在接合基板50上。接合基板50，不論是剛性或軟性的，可以是印刷電路板，矽，碳化矽，陶瓷，玻璃或聚酰亞胺，其可以是任何基板，使得電路可以佈線於其上。

請參考第19B圖，利用上述的覆晶晶片技藝將多個氮化鎵發光二極體晶片40對應地轉移到成對的接合墊上。然後，如第19C圖所示，在接合基板50上形成黑矩陣102。如果需要，可以形成黑矩陣102以隔離每個氮化鎵發光二極體晶片40而不是像素。

形成圖案的光轉換層72用以覆蓋每個氮化鎵發光二極體晶片以提供白光，其中不論光轉換層72具有或不具有散光子(diffusor)，如第19D圖所示。光轉換層72可以包括螢光粉或量子點、黃色螢光粉(YAG或TAG)、紅色螢光粉、氟化物(KSF)螢光粉、TriGain螢光粉、WCG螢光粉其包括β-SiAlON綠色螢光粉和KSF螢光粉。在一實施例中，光轉換層74可覆蓋三個氮化鎵發光二極體晶片或形成在一個像素內。

【00100】請參考第19E圖，在光轉換層72或74上直接形成一顏色定義 層132，例如彩色濾光片，係用在一個像素中定義RGB的，並與每個氮化鎵發光二極體晶片40對準。顏色定義層132，在一種一般技術中，通過對每種顏色使用三次圖案化步驟來形成。

【00101】在傳統的液晶顯示裝置中，從背光模組發射的光強度將首先由液晶面板(例如，液晶，偏振器，配向膜等)所調控，而在本發明的實施例中，自氮化鎵發光二極體晶片的光之後不需要被任何的調控。在這實施例中，光強度明顯更高。

【00102】在該實施例中，氮化鎵發光二極體晶片從磊晶基板轉移到接合基板，並且目前的巨量轉移問題仍然存在。因此提供了另一個實施例以避免巨量轉移的發生。

【00103】請參考第20A圖，多個發光二極體晶片40形成在磊晶基板10上，例如藍寶石或碳化矽基板。每個發光二極體晶片40包括n-磊晶層12，p-磊晶層16，n歐姆接觸電極14和p歐姆接觸電極18。n歐姆接觸電極14和p歐姆接觸電極18都是透明的。

【00104】然後，如第20B圖所示，在磊晶基板10上形成一第一絕緣層64，並形成多個接觸孔以暴露出多個歐姆接觸電極18。絕緣層64可以是氧化矽，氮化矽，氮氧化矽，硼磷矽玻璃(BPSG；borophosphosilicate glass)，磷矽玻璃(PSG；phosphosilicate glass)或其他透明電介質材料。絕緣體64的形成可以是化學氣相沉積或旋塗(spin-on coating)，這取決於絕緣層64的材料。可以通過一般的圖案化以蝕刻方法形成多個接觸孔。

【00105】請參考第20C圖，第一圖案化透明導電層66形成在第一絕緣層64上並填入在多個接觸孔的內部，使得每個歐姆接觸電極18可以與第一透明導電層66電性接觸。第一圖案化透明導電層66在第一絕緣層上被圖案化為第一複數條信號線，以電性連接到多個氮化鎵發光二極體晶片的第一 電極的行(row)。在該實施例中，第一電極是歐姆接觸電極18。第一透明導電層66的材料可以是銦錫氧化物(ITO)、銦鍺氧化物(IGO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)，並且可以先通過濺鍍(sputter)或蒸鍍(evaporation)方法形成第一透明導電層66，然後再對其進行圖案化。第一透明導電層66也可以通過剝離(lift-off)方法來圖案化，該剝離方法比一般的圖案化到蝕刻更簡單。

【00106】請參考第20D圖，形成第二絕緣層65以覆蓋第一絕緣層64和第一透明導電層66。第二絕緣層65的材料和形成可以類似於第一絕緣層64。在本實施例中，第二絕緣層65通過共形塗層(conformal coating)形成。在一個簡化的實施例中，第二絕緣層的形成與第一絕緣層64的形成相同。然後可以通過使用一般的圖案化以蝕刻方法形成多個接觸孔，然後形成第二透明導電層67。在第二絕緣層65上形成有n電極，並填充在多個接觸孔68的內部，使得每個n歐姆接觸電極14可以與第二透明導電層電性接觸。第二透明導電層67在第二絕緣層上被圖案化為第二複數條信號線，以電性連接到多個氮化鎵發光二極體的第二電極的列(column)。在該實施例中，第二電極是n個歐姆接觸電極14。第二透明導電層67的材料和形成可以類似於第一透明導電層66。在簡化的實施例中，第二透明導電層的形成67可以與第一透明導電層66相同。

【00107】然後，如第20E圖所示，通過使用化學氣相沉積法，蒸鍍或旋塗法在第二絕緣層65和第二透明導電層67上形成鈍化層90。鈍化層90的材料可以是氧化矽，氮化矽，氧氮化矽。在該實施例中，鈍化層90的頂表面是平坦的，這適用於以下步驟。然而，共形鈍化層90在本發明中也是可接受的。

【00108】請參考第20F圖，黑矩陣102形成在鈍化層90上，用於定義 每個像素並防止像素之間的圖像模糊。用於形成黑矩陣102的材料和形成可以參考液晶顯示器領域中的一般工藝。本實施例中的黑矩陣層102是隔離像素。然而，黑矩陣層102可以形成為隔離每個氮化鎵發光二極體晶片40。

【00109】然後，在鈍化層上形成與每個氮化鎵發光二極體晶片40對準的圖案化光轉換層70，如第20G圖所示。在另一個實施例中，光轉換層72形成在鈍化層90上而不與每個氮化鎵發光二極體晶片40對準。具有或不具有散光子的光轉換層70或72與每個氮化鎵發光二極體晶片40結合將提供白光。光轉換層70或72可包括螢光粉或量子點、黃色石榴石螢光粉(YAG或TAG)、紅色螢光粉、氟化物(KSF)螢光粉和TriGain螢光粉、WCG螢光粉其包括β-SiAlON綠色螢光粉和KSF螢光粉。在一個簡化的實施例中，如果黑矩陣102和顏色定義層70或72是介電的或絕緣的，則沒有必要形成鈍化層90。在另一實施例中，螢光粉可以與環氧樹脂或矽氧樹脂混合併作為螢光粉一起作為鈍化層90。因此，在形成鈍化層90之後不必形成光轉換層70或72。

【00110】請參考第20H圖，通過使用諸如液晶顯示器領域中的任何一般方法，圖案化的顏色定義層130，例如濾光器，形成在顏色轉換層70或72上，用以在每個像素中每一步定義一個像素的紅綠藍色。因此，提供了具有微型或微型發光二極體晶片的顯示器。

【00111】在另一個實施例中，在形成每個氮化鎵發光二極體晶片之後，可以在藍寶石基板上形成黑矩陣。請參考第21A圖，在諸如藍寶石或碳化矽的磊晶基板10上形成有多個發光二極體晶片40。每個發光二極體晶片40包括n-磊晶層12，p磊晶層16，n歐姆接觸電極14和p歐姆接觸電極18。因此形成黑矩陣102以定義每個像素。

【00112】請參考第21B圖，在第一磊晶基板10上形成第一絕緣層64， 並通過研磨法在每個氮化鎵發光二極體晶片40上暴露出n歐姆接觸電極14和p歐姆接觸電極18。然後，在每個p歐姆接觸電極18上形成第一透明導電層66，使得每個每個p歐姆接觸電極18與第一透明導電層66電性接觸，如第21C圖所示。

【00113】請參考第21D圖，在第一絕緣層64和第一透明導電層66上形成第二絕緣層65，該絕緣層具有多個接觸孔68以暴露每個n歐姆接觸電極14。形成第二透明導電層67在第二絕緣層65上並且填入接觸孔內，使得每個n歐姆接觸電極14與第二透明導電層67電性接觸。

【00114】然後，如第21E圖所示，在第二絕緣層65和第二透明導電層67上形成鈍化層90。顏色轉換層70形成在鈍化層90上並與每個氮化鎵發光二極體晶片40對準。在另一個實施例中，顏色轉換層72形成在鈍化層90上而不使每個氮化鎵發光二極體晶片40對準。如第21G圖所示，在顏色轉換層70或72上形成顏色定義層130。

【00115】用以顯示在藍寶石基板上的氮化鎵發光二極體晶片上的一種簡化的實施例，可以參考第22A圖至第22C圖所示實施例的各個階段的剖面圖，而第23A圖至第23C圖根據第22A圖至第22C圖所示實施例的各個階段的俯視圖。如第22A圖和第23A圖所示，依次形成包括n磊晶層12和p磊晶層16的氮化鎵發光二極體晶片。然後，在n-磊晶層12上形成圖案化的n-歐姆接觸透明導電層14，並且還將電性連接到同一列(column)中的其他氮化鎵發光二極體晶片，如第22B圖和第23B圖所示。接下來，如第22C圖所示，在氮化鎵發光二極體晶片和藍寶石基板10上形成圖案化的共形鈍化層64，並露出p-磊晶層18。在簡化的實施例中，鈍化層64可以是混合有或沒有螢光粉的環氧樹脂或矽氧樹脂。然後，在p-磊晶層16上形成圖案化的p-歐姆接觸透明導電層18，並且還將電性連接到同一行(row)中的其他氮化鎵發光二極體晶 片，如第22C圖和第23C圖所示。p歐姆接觸透明導電層18的形成可以是剝離法或圖案化以蝕刻。在該實施例中，n歐姆接觸透明導電層14和p歐姆接觸透明導電層18都可以是銦錫氧化物(ITO)、銦鍺氧化物(IGO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)或其組合。請注意，共形鈍化層64在第23C圖中未顯示出，係用於顯示出n歐姆接觸透明導電層14和p歐姆接觸透明導電層18之間的關係。

【00116】用於顯示出在藍寶石基板上的氮化鎵發光二極體晶片的另一實施例可以參考第24A圖和第24B圖，其中第24A圖顯示出了剖面圖，而第24B圖顯示出了第24A圖的俯視圖。在該實施例中，n歐姆接觸透明層14和p歐姆接觸透明層18僅用於氮化鎵發光二極體晶片。圖案化的導電金屬線68形成在n歐姆接觸透明導電層14上，並將電性連接同一列中的氮化鎵發光二極體晶片的其他n-磊晶層。另一方面，在p-歐姆接觸透明導電層18上形成圖案化的導電金屬線67，並將其電性連接同一行中的氮化鎵發光二極體晶片的其他p-磊晶層。在該實施例中，儘管形成兩條導電金屬線67和68以增加製造複雜度，但是可以提供更好的導電性。

【00117】用於示出在藍寶石基板上的氮化鎵發光二極體晶片的另一實施例可以參考第25A圖和第25B圖，其中第25A圖顯示出了剖面圖，而第25B圖顯示出了第25A圖的俯視圖。p歐姆接觸透明層18形成在p磊晶層16上，並將電性連接至同一列中的其他氮化鎵發光二極體晶片。接下來，形成圖案化的共形鈍化層64以覆蓋藍寶石基板10，p磊晶層16和p歐姆透明導電層18，其中n磊晶層12被暴露。在簡化的實施例中，鈍化層64可以是混合有或沒有螢光粉的環氧樹脂或矽氧樹脂。然後，形成n歐姆接觸透明導電層14以電性接觸n磊晶層12以覆蓋共形鈍化層64，並將電性連接到同一行中的其他氮化鎵發光二極體晶片。n歐姆接觸透明導電層的形成可以是剝離法或 圖案化以蝕刻。在該實施例中，n歐姆接觸透明導電層14和p歐姆接觸透明導電層18都可以是銦錫氧化物(ITO)、銦鍺氧化物(IGO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)或其組合。在本實施例中，n-歐姆接觸透明導電層14和p-歐姆接觸透明導電層18的形成順序可以顛倒而不影響顯示器的性能。如果顏色定義層是非導電的並且在鈍化層64中沒有混合螢光粉，則可以在n歐姆接觸透明導電層14上直接形成顏色定義層130。

【00118】對於上述實施例，該顯示面板非常適合可穿戴顯示設備。

【00119】本發明提供的優點勢包括，首先是巨量轉移微型發光二極體是工業和商業可行。所有微型發光二極體晶片都直接從磊晶基板轉移到接合基板，因此產量可以增加。此外，微型發光二極體顯示面板可以大規模生產。在本發明中，其結構和製造可適用螢光粉。此外、如果接合基板為砷化鎵，則可以直接在接合基板上形成四元紅色發光二極體晶片。如果彩色濾光片和螢光粉可以應用於發光二極體顯示器，則僅需要將氮化鎵發光二極體晶片配置為發光二極體顯示器。對於某些特定結構，巨量轉移是不需要的，因為在氮化鎵發光二極體晶片和藍寶石基板上可以直接形成具有信號線的被動發光二極體顯示器。在本發明中，也沒有封裝製程。

【00120】以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

10:磊晶基板

12:n磊晶層

14:n歐姆接觸電極

16:p磊晶層

18:p歐姆接觸電極

64:絕緣層

130:彩色濾光鏡

Claims (6)

1. 一種顯示面板，包含：一接合基板，具有驅動電路與一複數個成對之接合墊位於其上；一複數個氮化鎵發光二極體晶片藉由至少逐個晶片轉移的方式從一磊晶基板轉移且電性固接於該複數個成對的接合墊上；一光轉換層，圖案化為一複數個區域適用於覆蓋對應該複數個氮化鎵發光二極體晶片上；以及一圖案化之色彩定義層於該光轉換層上，且對準對應該複數個氮化鎵發光二極體晶片上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包含一圖案化之頓化層混有一光轉換層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中上述之色彩定義層為一彩色濾鏡，係用以定義一像素的紅綠藍色。
4. 一種形成一顯示器面板的方法，包含：提供一藍寶石基板，其具有複數個氮化鎵發光二極體晶片位於其上，其中上述之複數個氮化鎵發光二極體晶片之每一個具有一第一電極與一第二電極；提供一接合基板，其具有驅動電路與複數個成對之接合墊於其上；以至少逐個晶片轉移的方式直接轉移該複數個氮化鎵發光二極體晶片到該複數個成對之接合墊上；提供一光轉換層於對應的該複數個氮化鎵發光二極體晶片；以及形成一圖案化的顏色定義層於該光轉換層上，且對準於該複數個氮化鎵 發光二極體晶片。
5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，更包含一鈍化層混有該光轉換層中。
6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中上述之顏色定義層為彩色濾鏡，系用以定義一像素中的紅綠藍色。

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