TWI782840B - 發光元件、包含其之發光組件及顯示裝置、及顯示裝置之製造方法 - Google Patents

發光元件、包含其之發光組件及顯示裝置、及顯示裝置之製造方法 Download PDF

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TWI782840B
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Abstract

一種發光元件，包括：第一型半導體圖案、第二型半導體圖案、發光圖案、第一電極、第二電極以及保護層。第二型半導體圖案重疊於第一型半導體圖案，且位於第一型半導體圖案的第一側。發光圖案位於第一型半導體圖案與第二型半導體圖案之間。第一電極位於第一型半導體圖案的第二側，第二側與第一側相對，且第一電極連接第一型半導體圖案。第二電極位於第二型半導體圖案上與第一型半導體圖案相同的一側，且連接第二型半導體圖案。保護層位於第二型半導體圖案上與第一型半導體圖案相對的一側，且保護層與第二型半導體圖案的折射率差小於1.8。此外，還提出一種包括上述發光元件的發光組件、一種包括上述發光元件的顯示裝置、以及一種顯示裝置的製造方法。

Description

發光元件、包含其之發光組件及顯示裝置、及顯示裝置之製造方法
本發明是有關於一種發光元件、包含其之發光組件及顯示裝置、以及顯示裝置之製造方法。
微型發光二極體（micro-LED）因其具低功耗、高亮度、高解析度及高色彩飽和度等特性，因而適用於構建微型發光二極體顯示裝置之畫素結構。由於微型發光二極體的尺寸極小，目前製作微型發光二極體顯示裝置的方法是採用巨量轉移（Mass Transfer）技術，亦即利用微機電陣列技術進行微型發光二極體晶粒取放，以將大量的微型發光二極體晶粒一次搬運到具有畫素電路的驅動背板上。
為了能夠進行巨量轉移，必須使發光元件處於懸吊狀態。目前，用以懸吊發光元件的繫連件主要是使用氧化矽（SiOx），因其具有較低的斷裂強度（fracture strength）。然而，繫連件同時會形成於發光元件的表面，由於氧化矽的折射率相對於發光元件的半導體層較低，造成發光元件發出的光容易發生全反射，導致發光元件的光取出效率（light extraction efficiency，LEE）降低。
本發明提供一種發光元件，具有提高的光取出效率。
本發明提供一種發光組件，具有提高的光取出效率。
本發明提供一種顯示裝置，具有提高的光取出效率。
本發明提供一種顯示裝置的製造方法，能夠提供具有提高的光取出效率的顯示裝置。
本發明的一個實施例提出一種發光元件，包括：第一型半導體圖案；第二型半導體圖案，重疊於第一型半導體圖案，且位於第一型半導體圖案的第一側；發光圖案，位於第一型半導體圖案與第二型半導體圖案之間；第一電極，位於第一型半導體圖案的第二側，第二側與第一側相對，且第一電極連接第一型半導體圖案；第二電極，位於第二型半導體圖案上與第一型半導體圖案相同的一側，且連接第二型半導體圖案；以及保護層，位於第二型半導體圖案上與第一型半導體圖案相對的一側，且保護層與第二型半導體圖案的折射率差小於1.8。
在本發明的一實施例中，上述的保護層的折射率大於1.46。
在本發明的一實施例中，上述的保護層包括氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、二氧化鉿、二氧化鋯、類鑽碳或非晶碳。
在本發明的一實施例中，上述的第二型半導體圖案包括P型半導體材料。
在本發明的一實施例中，上述的第二型半導體圖案的厚度介於1 μm至3 μm之間。
在本發明的一實施例中，上述的第一型半導體圖案的厚度介於0.1 μm至1 μm之間。
本發明的一個實施例提出一種發光組件，包括：載板；多個支撐件，位於載板上；以及上述的發光元件，藉由繫連件懸吊於多個支撐件之間。
在本發明的一實施例中，上述的繫連件延伸於第二型半導體圖案、發光圖案以及第一型半導體圖案的側壁，且連接支撐件。
在本發明的一實施例中，上述的繫連件還延伸於第一型半導體圖案及第二型半導體圖案上與保護層相對的一側，且第一電極及第二電極分別通過繫連件中的第一通孔連接第一型半導體圖案及第二型半導體圖案。
在本發明的一實施例中，上述的繫連件的材料與保護層的材料不同。
在本發明的一實施例中，上述的保護層的折射率大於繫連件的折射率。
在本發明的一實施例中，上述的繫連件包括氧化矽。
在本發明的一實施例中，上述的發光組件還包括支撐層，位於支撐件及發光元件與載板之間。
本發明的一個實施例提出一種顯示裝置，包括：電路基板；以及上述的發光元件，位於電路基板上，且電性連接電路基板。
在本發明的一實施例中，上述的電路基板還包括第一接墊及第二接墊，且第一接墊電性連接第一電極，第二接墊電性連接第二電極。
在本發明的一實施例中，上述的電路基板還包括開關元件，且開關元件電性連接第一接墊或第二接墊。
本發明的一個實施例提出一種顯示裝置的製造方法，包括：提供生長基板；形成多層半導體層於生長基板上；形成第一犧牲層於多層半導體層上；形成中介基板於第一犧牲層上；移除生長基板；圖案化多層半導體層，以形成半導體疊層；形成繫連件於半導體疊層及中介基板上，且繫連件具有露出半導體疊層的多個第一通孔；分別形成第一電極及第二電極於多個第一通孔中；形成多個支撐件於繫連件上，且支撐件不重疊半導體疊層；形成載板於多個支撐件及半導體疊層上；移除中介基板；移除部分的第一犧牲層，以露出半導體疊層；以及形成保護層於半導體疊層上。
在本發明的一實施例中，上述的形成多層半導體層於生長基板上包括：形成第一型半導體層於生長基板上；形成發光層於第一型半導體層上；以及形成第二型半導體層於發光層上。
在本發明的一實施例中，上述的形成第一犧牲層於多層半導體層上包括：將多層半導體層的表面粗糙化；以及形成第一犧牲層於多層半導體層的粗糙化表面上。
在本發明的一實施例中，上述的形成中介基板於第一犧牲層上包括：形成黏合層於第一犧牲層上；以及形成中介基板於黏合層上。
在本發明的一實施例中，上述的形成多個支撐件於繫連件上包括：形成第二犧牲層於半導體疊層及繫連件上，且第二犧牲層具有多個第二通孔，多個第二通孔不重疊半導體疊層且露出繫連件；以及形成支撐件於第二通孔中。
在本發明的一實施例中，上述的第二犧牲層包括有機材料。
在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的製造方法還包括在移除中介基板之後移除黏合層。
在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的製造方法還包括在形成保護層之後移除第二犧牲層。
在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置的製造方法還包括：提供電路基板，電路基板包括位於其表面上的第一接墊及第二接墊；將半導體疊層、第一電極、第二電極以及保護層轉置於電路基板上，使得第一電極位於半導體疊層與第一接墊之間，且第二電極位於半導體疊層與第二接墊之間；以及電性連接第一電極與第一接墊以及第二電極與第二接墊。
在本發明的一實施例中，上述的電路基板還包括開關元件，且開關元件電性連接第一接墊或第二接墊。
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。
在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反地，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」或「耦接」可為二元件間存在其它元件。
應當理解，儘管術語「第一」、「第二」、「第三」等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、層及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的第一「元件」、「部件」、「區域」、「層」或「部分」可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。
這裡使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非內容清楚地指示，否則單數形式「一」、「一個」和「該」旨在包括複數形式，包括「至少一個」或表示「及/或」。如本文所使用的，術語「及/或」包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語「包含」及/或「包括」指定所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一個或多個其它特徵、區域、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。
此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「下」或「下方」可以包括上方和下方的取向。
考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制），本文使用的「約」、「近似」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的「約」、「近似」、或「實質上」可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制權利要求的範圍。
圖1至圖11是依照本發明一實施例的顯示裝置10的製造方法的步驟流程的局部剖面示意圖。請參照圖1，在本實施例的顯示裝置10的製造方法的步驟流程中，首先，提供生長基板GS，生長基板GS可以是藍寶石（Sapphire）基板、砷化鎵（GaAs）基板、磷化鎵（GaP）基板、磷化銦（InP）基板、碳化矽（SiC）基板、氮化鎵（GaN）基板或其他適用於磊晶製程的基板，但不以此為限。
接著，在一些實施例中，可以視需要形成離型層（圖未示）於生長基板GS的表面上，離型層可以有助於後續移除生長基板GS，同時還有助於後續進行磊晶製程。離型層的材質例如是氮化鋁（AlN）。
接著，形成毯覆的多層半導體層於生長基板GS及離型層（若有的話）上。舉例而言，可以先形成第一型半導體層SL1於生長基板GS及離型層（若有的話）上；接著，形成發光層EL於第一型半導體層上SL1；接著，形成第二型半導體層SL2於發光層EL上。第一型半導體層SL1以及第二型半導體層SL2可以包括Ⅱ-Ⅵ族材料（例如：鋅化硒（ZnSe））或Ⅲ-Ⅴ族材料（例如：氮化鎵（GaN）、磷化鎵（GaP）、氮化鋁（AlN）、氮化銦（InN）、氮化銦鎵（InGaN）、磷化銦鎵（InGaP）、氮化鋁鎵（AlGaN）、氮化鋁銦鎵（AlInGaN）或磷化鋁銦鎵（AlInGaP））。舉例而言，在本實施例中，第一型半導體層SL1例如是N型摻雜半導體層，N型摻雜半導體層的材料例如是N型磷化鋁銦鎵（AlInGaP），第二型半導體層SL2例如包括P型摻雜半導體材料，P型摻雜半導體材料例如是P型磷化鎵（GaP），但不以此為限。在本實施例中，發光層EL的結構例如是多層量子井結構（Multiple Quantum Well，MQW），多重量子井結構包括交替堆疊的多層磷化銦鎵（InGaP）以及多層磷化鎵（GaP），藉由設計發光層EL中銦或鎵的比例，可調整發光層EL的發光波長範圍，但本發明不以此為限。
接著，在一些實施例中，可以視需要對第二型半導體層SL2的表面RS進行表面處理，例如，可以將第二型半導體層SL2的表面RS粗糙化，以利於後續膜層的附著。
接著，請參照圖2，形成第一犧牲層SF1於第二型半導體層SL2的表面上，隨後可以視需要形成黏合層BL於第一犧牲層SF1上，再形成中介基板IS於黏合層BL及第一犧牲層SF1上。在本實施例中，可以藉由貼附的方式將中介基板IS設置於黏合層BL上，但不限於此。
第一犧牲層SF1的材質可以是相對於氧化矽（SiOx）具有蝕刻選擇性的材料。舉例而言，第一犧牲層SF1可以包含金屬、類鑽碳（Diamond-Like Carbon，DLC）或耐化學研磨材料，但不限於此。在一些實施例中，黏合層BL的材質可以是氧化矽（SiOx），但不限於此。
接著，請參照圖3，移除生長基板GS，而露出第一型半導體層SL1。移除生長基板GS的方式可採用例如熱處理或雷射剝離（Laser Lift Off）製程，但不以此為限。
接著，請參照圖4，將第一型半導體層SL1、發光層EL以及第二型半導體層SL2圖案化，以形成第一型半導體圖案SP1、發光圖案EP以及第二型半導體圖案SP2，其中，第一型半導體圖案SP1、發光圖案EP以及第二型半導體圖案SP2可以構成半導體疊層SS。在本實施例中，第一型半導體圖案SP1以及發光圖案EP可以局部重疊第二型半導體圖案SP2，且露出部分的第二型半導體圖案SP2。
接著，形成繫連件TR於第一犧牲層SF1的表面Fs、第二型半導體圖案SP2的側壁W2、發光圖案EP的側壁We、第一型半導體圖案SP1的側壁W1以及第一型半導體圖案SP1的表面F1上，且繫連件TR具有分別露出第一型半導體圖案SP1及第二型半導體圖案SP2的第一通孔V11、V12。如此一來，繫連件TR與第二型半導體圖案SP2皆能夠貼合第一犧牲層SF1的表面Fs，使得繫連件TR與第二型半導體圖案SP2面對第一犧牲層SF1的表面能夠齊平。接著，分別形成第一電極E1及第二電極E2於第一通孔V11、V12中。
在本實施例中，繫連件TR的材質例如氧化矽（SiOx），但不限於此。第一電極E1及第二電極E2的材質可以包括導電性良好的金屬，例如鋁（Al）、鈦（Ti）、金（Au）、鉑（Pt）、鎳（Ni）、鉻（Cr）等金屬、上述金屬之合金、或上述金屬及/或合金之組合或疊層。舉例而言，第一電極E1或第二電極E2可以包括Ti/Au、Ti/Al/Ti/Au或Cr/Al/Ti/Pt/Au等金屬疊層。
接著，請參照圖5，在一些實施例中，還可以形成第二犧牲層SF2於半導體疊層SS、第一電極E1、第二電極E2以及繫連件TR上，且第二犧牲層SF2可以形成有多個第二通孔V2，各個第二通孔V2於中介基板IS的正投影不重疊半導體疊層SS於中介基板IS的正投影，且第二通孔V2可以露出繫連件TR的貼合第一犧牲層SF1的部分。第二犧牲層SF2可以包括有機材料，但不限於此。在一些實施例中，第二通孔V2可以具有上寬下窄的倒梯形，但不以此為限。
接著，請參照圖6，可以形成支撐件PC於各第二通孔V2中。由於第二通孔V2可以露出繫連件TR，且第二通孔V2不重疊半導體疊層SS，因此，支撐件PC可以位於繫連件TR上且連接繫連件TR，且支撐件PC不重疊半導體疊層SS。在一些實施例中，還可以形成支撐層PL於支撐件PC以及第二犧牲層SF2上，且支撐層PL可以與支撐件PC屬於同一膜層，換言之，支撐層PL可與支撐件PC一體成形，但不限於此。如此一來，可以確保支撐件PC以及第二犧牲層SF2具有平坦的上表面。在一些實施例中，支撐件PC及/或支撐層PL可以包括具有一定剛性的材料，例如金屬。在某些實施例中，支撐件PC及/或支撐層PL還可以具有多層結構。
接著，可以形成載板CS於支撐層PL、支撐件PC、第二犧牲層SF2、第一電極E1、第二電極E2以及半導體疊層SS上。舉例而言，可以將載板CS貼合於支撐層PL的表面。接著，請參照圖7，在形成載板CS之後可以移除中介基板IS及黏合層BL，例如藉由雷射剝離、熱處理及/或蝕刻的方式移除中介基板IS及黏合層BL。
接著，請參照圖8，移除部分的第一犧牲層SF1，以露出半導體疊層SS。舉例而言，在本實施例中，可以先藉由薄膜沉積製程及微影製程形成圖案化光阻層PR，再以蝕刻製程移除未被圖案化光阻層PR遮蔽的部分第一犧牲層SF1，從而露出半導體疊層SS的第二型半導體圖案SP2。
接著，請參照圖9，形成保護層CP於半導體疊層SS上。舉例而言，在本實施例中，可以再次利用圖案化光阻層PR作為遮罩來沉積保護層CP，使得保護層CP形成於半導體疊層SS的第二型半導體圖案SP2的表面上。在一些實施例中，保護層CP還可以延伸至繫連件TR的表面上。保護層CP的材質例如可以包括氮化矽（SiNx）、氮氧化矽（SiOxNy）、氧化鋁（Al 2O 3）、氧化鈦（TiOx）、二氧化鉿（HfO 2）、二氧化鋯（ZrO 2）、類鑽碳（DLC）或非晶碳（Amorphous Carbon），但不限於此。
至此，即於載板CS上形成了發光元件120，且發光元件120可以包括：第一型半導體圖案SP1；第二型半導體圖案SP2，重疊於第一型半導體圖案SP1，且位於第一型半導體圖案的第一側S1；發光圖案EP，位於第一型半導體圖案SP1與第二型半導體圖案SP2之間，其中，第一型半導體圖案SP1、第二型半導體圖案SP2以及發光圖案EP構成半導體疊層SS；第一電極E1，位於第一型半導體圖案SP1的第二側S2，第二側S2與第一側S1相對，且第一電極E1連接第一型半導體圖案SP1；第二電極E2，位於第二型半導體圖案SP2上與第一型半導體圖案SP1相同的一側，且連接第二型半導體圖案SP2；以及保護層CP，位於第二型半導體圖案SP2上與第一型半導體圖案SP1相對的一側，且保護層CP與第二型半導體圖案SP2的折射率差小於1.8。
在一些實施例中，第一型半導體圖案SP1的厚度t1可以介於0.1 μm至1 μm之間，且第二型半導體圖案SP2的厚度t2可以介於1 μm至3 μm之間。藉由調整第一型半導體圖案SP1的厚度t1以及第二型半導體圖案SP2的厚度t2在上述範圍中，能夠使發光元件120射出的光波產生建設性干涉，從而提高發光元件120的光取出效率（LEE）。另外，藉由使保護層CP與第二型半導體圖案SP2的折射率差小於1.8，也能夠減少發光元件120射出的光線發生全反射的比例，進而提高發光元件120的光取出效率（LEE）。
在本實施例中，發光元件120的第一電極E1及第二電極E2位於半導體疊層SS的同一側，且發光元件120可以是覆晶式（Flip chip）發光二極體。在一些實施例中，發光元件120的半導體疊層SS的第二型半導體圖案SP2可以位於發光面，且第二型半導體圖案SP2可以包括P型半導體材料。在一些實施例中，發光元件120可以是發紅光且效率較高的發光二極體。
接著，請參照圖10，在形成保護層CP之後還可以移除圖案化光阻層PR，以露出第一犧牲層SF1。接著，還可以移除第一犧牲層SF1，以露出繫連件TR。接著，在形成保護層CP以及移除圖案化光阻層PR及第一犧牲層SF1之後，還可以移除第二犧牲層SF2。舉例而言，可以藉由曝光及顯影的方式移除第二犧牲層SF2。至此，即完成依照本發明一實施例的發光組件10A，且發光組件10A可以包括：載板CS；多個支撐件PC，位於載板CS上；發光元件120，藉由繫連件TR懸吊於支撐件PC之間；以及支撐層PL，位於多個支撐件PC及發光元件120與載板CS之間。藉由使發光組件10A的發光元件120的保護層CP與第二型半導體圖案SP2的折射率差小於1.8，能夠降低發光元件120射出的光線發生全反射的比例，從而提高發光組件10A的光取出效率。
請同時參照圖4及圖10，在一些實施例中，繫連件TR延伸於第一型半導體圖案SP1的側壁W1、發光圖案EP的側壁We、第二型半導體圖案SP2的側壁W2以及支撐件PC上，且繫連件TR連接支撐件PC，使得發光元件120能夠懸吊於支撐件PC之間。另外，繫連件TR還可以延伸於第一型半導體圖案SP1及第二型半導體圖案SP2上與保護層CP相對的一側，且第一電極E1及第二電極E2分別通過繫連件TR中的第一通孔V11、V12連接第一型半導體圖案SP1及第二型半導體圖案SP2。
在一些實施例中，繫連件TR的材料與保護層CP的材料可以不同，且保護層CP的折射率可以大於繫連件TR的折射率。在一些實施例中，繫連件TR可以包括氧化矽，以利於進行巨量轉移製程。在一些實施例中，保護層CP的折射率可以大於氧化矽的折射率，例如，保護層CP的折射率可以大於約1.46。在一些實施例中，保護層CP可以包括折射率約為1.6的氮氧化矽（SiON）。在一些實施例中，保護層CP可以包括折射率介於約1.85至2.1之間的HfO 2。在一些實施例中，保護層CP可以包括折射率介於約1.9至2.15之間的ZrO 2。在一些實施例中，保護層CP可以包括折射率約為2.4的類鑽碳。在一些實施例中，保護層CP可以包括折射率介於約1.5至3.1之間的非晶碳。
接著，請參照圖11，在移除第二犧牲層SF2之後還可以進一步提供電路基板110，其中，電路基板110可以包括位於其表面上的接墊PD1、PD2。之後，可以進行巨量轉移製程，也就是將圖10的發光組件10A中的發光元件120取出後轉置於電路基板110上，例如將發光元件120的第一電極E1置於接墊PD1上，且將發光元件120的第二電極E2置於接墊PD2上，使得第一電極E1位於半導體疊層SS與電路基板110的接墊PD1之間，且第二電極E2位於半導體疊層SS與電路基板110的接墊PD2之間。之後，還可以藉由例如熱處理而使發光元件120的第一電極E1及第二電極E2分別與接墊PD1、PD2電性連接。至此，即可完成依照本發明一實施例的顯示裝置10，且顯示裝置10可以包括：電路基板110；以及發光元件120，位於電路基板110上，且電性連接電路基板110。由於顯示裝置10的發光元件120的保護層CP與第二型半導體圖案SP2的折射率差小於1.8，發光元件120射出的光線較不易發生全反射，因此能夠提高顯示裝置10的光取出效率。
舉例而言，電路基板110可以包括底板112以及驅動電路層114。電路基板110的底板112可以是透明基板、不透明基板、撓性基板或不可撓基板，其材質可以是石英基板、玻璃基板、高分子基板或其他適當材質。驅動電路層114可以包括顯示裝置10需要的元件或線路，例如驅動元件、開關元件、儲存電容、電源線、驅動訊號線、時序訊號線、電流補償線、檢測訊號線等等。可以利用薄膜沉積製程、微影製程以及蝕刻製程，在底板112上形成驅動電路層114。驅動電路層114可以包括至少一絕緣層及至少一導電層，且驅動電路層114可以視需要包括更多的絕緣層以及導電層。
在一些實施例中，電路基板110的驅動電路層114還可以包括開關元件陣列，其中開關元件陣列包括排列成陣列的多個開關元件T，且開關元件T可以電性連接發光元件120。詳細而言，驅動電路層114例如可以包括開關元件T、電源線VL1、VL2、接墊PD1、PD2、緩衝層I1、閘極絕緣層I2、層間絕緣層I3以及絕緣層I4。開關元件T是由半導體層TC、閘極TG、源極TS以及汲極TD所構成。半導體層TC重疊閘極TG的區域可視為開關元件T的通道區。緩衝層I1位於底板112與半導體層TC之間，用於防止底板112中的雜質移入半導體層TC中，並增強半導體層TC與底板112之間的黏合性。閘極絕緣層I2位於閘極TG與半導體層TC之間。層間絕緣層I3設置在源極TS、汲極TD以及電源線VL1與閘極TG以及電源線VL2之間。絕緣層I4設置於源極TS、汲極TD以及電源線VL1與接墊PD1、PD2之間。接墊PD1、PD2可以分別通過絕緣層I4中的通孔VA1、VA2電性連接電源線VL1以及汲極TD，且源極TS可以通過絕緣層I3中的通孔VA3電性連接電源線VL2。當閘極TG接收來自例如驅動元件的訊號而開啟開關元件T時，源極TS接收自電源線VL2的訊號可被傳送至發光元件120的第二電極E2。在某些實施例中，接墊PD1可以電性連接開關元件T，且接墊PD2可以電性電源線VL1。
半導體層TC的材質可以包括矽質半導體材料(例如多晶矽、非晶矽等)、氧化物半導體材料、有機半導體材料，但不限於此。閘極TG、源極TS、汲極TD、電源線VL1、VL2以及接墊PD1、PD2的材質可以包括導電性良好的金屬，例如鋁、鉬、鈦、銅等金屬、上述金屬之合金，或上述金屬及合金之疊層，但不限於此。舉例而言，接墊PD1可以包括依續堆疊的鈦層、鋁層以及鈦層或是依續堆疊的鉬層、鋁層以及鉬層，但不以此為限。
緩衝層I1、閘極絕緣層I2、層間絕緣層I3以及絕緣層I4的材質可以包括透明的無機絕緣材料，例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述材料的疊層，但不限於此。在一些實施例中，緩衝層I1、閘極絕緣層I2、層間絕緣層I3以及絕緣層I4也可以分別具有單層結構或多層結構，多層結構例如上述絕緣材料中任意兩層或更多層的疊層，可視需要進行組合與變化。
在一些實施例中，第一電極E1及第二電極E2還可以分別透過連接材電性連接至接墊PD1、PD2，連接材的材質例如為導電膠（例如銀膠）、焊料、金屬或其他材料。在一些實施例中，上述連接材與接墊PD1、PD2、第一電極E1或第二電極E2之間還可以包括其他導電材料或導電膠。
綜上所述，本發明的發光元件、發光組件以及顯示裝置藉由使保護層與第二型半導體圖案的折射率差小於約1.8，能夠降低發光元件射出的光線發生全反射的比例，從而提高發光元件、發光組件以及顯示裝置的光取出效率。
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。
10:顯示裝置 10A:發光組件 110:電路基板 112:底板 114:驅動電路層 120:發光元件 BL:黏合層 CP:保護層 CS:載板 E1:第一電極 E2:第二電極 EL:發光層 EP:發光圖案 F1、Fs:表面 GS:生長基板 I1:緩衝層 I2:閘極絕緣層 I3:層間絕緣層 I4:絕緣層 IS:中介基板 PC:支撐件 PD1、PD2:接墊 PL:支撐層 PR:圖案化光阻層 RS:表面 S1:第一側 S2:第二側 SF1:第一犧牲層 SF2:第二犧牲層 SL1:第一型半導體層 SL2:第二型半導體層 SP1:第一型半導體圖案 SP2:第二型半導體圖案 SS:半導體疊層 T:開關元件 TC:半導體層 TD:汲極 TG:閘極 TR:繫連件 TS:源極 t1、t2:厚度 V11、V12:第一通孔 V2:第二通孔 VA1、VA2、VA3:通孔 VL1、VL2:電源線 W1、W2、We:側壁
圖1至圖11是依照本發明一實施例的顯示裝置10的製造方法的步驟流程的局部剖面示意圖。
10:顯示裝置
110:電路基板
112:底板
114:驅動電路層
120:發光元件
CP:保護層
E1:第一電極
E2:第二電極
EP:發光圖案
I1:緩衝層
I2:閘極絕緣層
I3:層間絕緣層
I4:絕緣層
PD1、PD2:接墊
SP1:第一型半導體圖案
SP2:第二型半導體圖案
SS:半導體疊層
T:開關元件
TC:半導體層
TD:汲極
TG:閘極
TR:繫連件
TS:源極
VA1、VA2、VA3:通孔
VL1、VL2:電源線

Claims (26)

  1. 一種發光元件，包括：第一型半導體圖案；第二型半導體圖案，重疊於所述第一型半導體圖案，且位於所述第一型半導體圖案的第一側；發光圖案，位於所述第一型半導體圖案與所述第二型半導體圖案之間；第一電極，位於所述第一型半導體圖案的第二側，所述第二側與所述第一側相對，且所述第一電極連接所述第一型半導體圖案；第二電極，位於所述第二型半導體圖案上與所述第一型半導體圖案相同的一側，且連接所述第二型半導體圖案；保護層，位於所述第二型半導體圖案上與所述第一型半導體圖案相對的一側，且所述保護層與所述第二型半導體圖案的折射率差小於1.8；以及繫連件，至少位於所述第二型半導體圖案的側壁上，且所述繫連件的面對所述保護層的表面與所述第二型半導體圖案的面對所述保護層的表面齊平。
  2. 如請求項1所述的發光元件，其中所述保護層的折射率大於1.46。
  3. 如請求項1所述的發光元件，其中所述保護層包括氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、二氧化鉿、二氧化鋯、類鑽碳或非晶碳。
  4. 如請求項1所述的發光元件，其中所述第二型半導體圖案包括P型半導體材料。
  5. 如請求項1所述的發光元件，其中所述第二型半導體圖案的厚度介於1μm至3μm之間。
  6. 如請求項1所述的發光元件，其中所述第一型半導體圖案的厚度介於0.1μm至1μm之間。
  7. 一種發光組件，包括：載板；多個支撐件，位於所述載板上；以及發光元件，藉由繫連件懸吊於所述多個支撐件之間，且包括：第一型半導體圖案；第二型半導體圖案，重疊於所述第一型半導體圖案，且位於所述第一型半導體圖案的第一側；發光圖案，位於所述第一型半導體圖案與所述第二型半導體圖案之間；第一電極，位於所述第一型半導體圖案的第二側，所述第二側與所述第一側相對，且所述第一電極連接所述第一型半導體圖案；第二電極，位於所述第二型半導體圖案上與所述第一型 半導體圖案相同的一側，且連接所述第二型半導體圖案；以及保護層，位於所述第二型半導體圖案上與所述第一型半導體圖案相對的一側，且所述保護層與所述第二型半導體圖案的折射率差小於1.8。
  8. 如請求項7所述的發光組件，其中所述繫連件延伸於所述第二型半導體圖案、所述發光圖案以及所述第一型半導體圖案的側壁，且連接所述支撐件。
  9. 如請求項8所述的發光組件，其中所述繫連件還延伸於所述第一型半導體圖案及所述第二型半導體圖案上與所述保護層相對的一側，且所述第一電極及所述第二電極分別通過所述繫連件中的第一通孔連接所述第一型半導體圖案及所述第二型半導體圖案。
  10. 如請求項7所述的發光組件，其中所述繫連件的材料與所述保護層的材料不同。
  11. 如請求項7所述的發光組件，其中所述保護層的折射率大於所述繫連件的折射率。
  12. 如請求項7所述的發光組件，其中所述繫連件包括氧化矽。
  13. 如請求項7所述的發光組件，還包括支撐層，位於所述支撐件及所述發光元件與所述載板之間。
  14. 一種顯示裝置，包括： 電路基板；以及如請求項1至6中任一項所述的發光元件，位於所述電路基板上，且電性連接所述電路基板。
  15. 如請求項14所述的顯示裝置，其中所述電路基板還包括第一接墊及第二接墊，且所述第一接墊電性連接所述第一電極，所述第二接墊電性連接所述第二電極。
  16. 如請求項15所述的顯示裝置，其中所述電路基板還包括開關元件，且所述開關元件電性連接所述第一接墊或所述第二接墊。
  17. 一種顯示裝置的製造方法，包括：提供生長基板；形成多層半導體層於所述生長基板上；形成第一犧牲層於所述多層半導體層上；形成中介基板於所述第一犧牲層上；移除生長基板；圖案化所述多層半導體層，以形成半導體疊層；形成繫連件於所述半導體疊層及所述中介基板上，且所述繫連件具有露出所述半導體疊層的多個第一通孔；分別形成第一電極及第二電極於所述多個第一通孔中；形成多個支撐件於所述繫連件上，且所述支撐件不重疊所述半導體疊層；形成載板於所述多個支撐件及所述半導體疊層上； 移除所述中介基板；移除部分的所述第一犧牲層，以露出所述半導體疊層；以及形成保護層於所述半導體疊層上。
  18. 如請求項17所述的顯示裝置的製造方法，其中所述形成多層半導體層於所述生長基板上包括：形成第一型半導體層於所述生長基板上；形成發光層於所述第一型半導體層上；以及形成第二型半導體層於所述發光層上。
  19. 如請求項17所述的顯示裝置的製造方法，其中所述形成第一犧牲層於所述多層半導體層上包括：將所述多層半導體層的表面粗糙化；以及形成所述第一犧牲層於所述多層半導體層的粗糙化表面上。
  20. 如請求項17所述的顯示裝置的製造方法，其中所述形成中介基板於所述第一犧牲層上包括：形成黏合層於所述第一犧牲層上；以及形成所述中介基板於所述黏合層上。
  21. 如請求項17所述的顯示裝置的製造方法，其中所述形成多個支撐件於所述繫連件上包括：形成第二犧牲層於所述半導體疊層及所述繫連件上，且所述第二犧牲層具有多個第二通孔，所述多個第二通孔不重疊所述半導體疊層且露出所述繫連件；以及形成所述支撐件於所述第二通孔中。
  22. 如請求項21所述的顯示裝置的製造方法，其中所述第二犧牲層包括有機材料。
  23. 如請求項20所述的顯示裝置的製造方法，還包括在移除所述中介基板之後移除所述黏合層。
  24. 如請求項17所述的顯示裝置的製造方法，還包括在形成所述保護層之後移除所述第二犧牲層。
  25. 如請求項24所述的顯示裝置的製造方法，還包括：提供電路基板，所述電路基板包括位於其表面上的第一接墊及第二接墊；將所述半導體疊層、所述第一電極、所述第二電極以及所述保護層轉置於所述電路基板上，使得所述第一電極位於所述半導體疊層與所述第一接墊之間，且所述第二電極位於所述半導體疊層與所述第二接墊之間；以及電性連接所述第一電極與所述第一接墊以及所述第二電極與所述第二接墊。
  26. 如請求項25所述的顯示裝置的製造方法，其中所述電路基板還包括開關元件，且所述開關元件電性連接所述第一接墊或所述第二接墊。
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