TWI819745B - 近眼顯示裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種近眼顯示裝置，包括：基板、發光元件、主動元件、光學層以及光波導結構。發光元件位於基板上，且包括第一型半導體圖案。主動元件位於發光元件的一側。主動元件的通道層與發光元件的第一型半導體圖案屬於相同膜層。光學層覆蓋發光元件及主動元件。光波導結構位於光學層上，且包括入耦部及出耦部，其中入耦部於基板的正投影重疊發光元件於基板的正投影。此外，還提出一種近眼顯示裝置的製造方法。
Description
本發明是有關於一種顯示裝置及其製造方法，且特別是有關於一種近眼顯示裝置及其製造方法。
近眼顯示器主要是由微型顯示器與光學元件所組成。微型顯示器提供顯示影像，例如自發光的微型有機發光二極體（micro OLED）及微型發光二極體（micro LED）顯示器，或是需要外部光源的矽基液晶（LCOS）、數位光學處理（DLP）與雷射光束掃描（LBS）。光學元件例如光波導，用於傳輸影像光。
然而，目前近眼顯示器中的微型顯示器屬於外接式顯示器，使用上除了需要對準光波導的入耦（in coupling）處而增加組裝困難之外，也因微型顯示器的影像傳送距離較長，造成光損耗更為嚴重。
本發明提供一種近眼顯示裝置，能夠降低光損耗。
本發明提供一種近眼顯示裝置的製造方法，能夠降低組裝困難度。
本發明的一個實施例提出一種近眼顯示裝置，包括：基板；發光元件，位於基板上，且包括第一型半導體圖案；主動元件，位於發光元件的一側，且主動元件的通道層與發光元件的第一型半導體圖案屬於相同膜層；光學層，覆蓋發光元件及主動元件；以及光波導結構，位於光學層上，且包括入耦部及出耦部，其中入耦部重疊發光元件。
本發明的一個實施例提出一種近眼顯示裝置的製造方法，包括：形成發光元件及主動元件於基板上，且發光元件的第一電極電性連接主動元件的汲極；形成光學層於基板之上，且光學層覆蓋發光元件及主動元件；以及形成光波導結構於光學層上，其中光波導結構包括入耦部及出耦部，且入耦部重疊發光元件。
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。
除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
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12是依照本發明一實施例的近眼顯示裝置10的製造方法的步驟流程的局部剖面示意圖。以下，配合圖1至圖12說明近眼顯示裝置10的製作方法。
請參照圖1，首先，依序形成第一型半導體層120、發光層130、第二型半導體層140以及絕緣層150於基板110上。在本實施例中，基板110可以是用於生長磊晶材料的生長基板，例如藍寶石（Sapphire）基板。在一些實施例中，第一型半導體層120、發光層130以及第二型半導體層140是以磊晶生長的方式成長於基板110上，其主要材料包括氮化鎵（GaN），但可含有不同的摻雜。不過，這些磊晶層的主要材料不以此為限。舉例而言，第一型半導體層120是N型摻雜半導體層且包括第一子層120a及第二子層120b，其中第一子層120a為n-GaN層，且第二子層120b為n-AlGaN層。另外，第二型半導體層140可以是P型摻雜半導體層且包括第一子層140a及第二子層140b，其中第一子層140a為p-GaN層，且第二子層140b為p-AlGaN層。在一些實施例中，發光層130的結構是多層量子井結構（Multiple Quantum Well, MQW），多重量子井結構包括交替堆疊的多層氮化銦鎵（InGaN）以及多層氮化鎵（GaN），藉由設計發光層130中銦或鎵的比例，可調整發光層130的發光波長範圍。絕緣層150的材質例如二氧化矽（SiO
2），但本發明不限於此。
接著，請參照圖2至圖3，圖案化絕緣層150、第二型半導體層140、發光層130及第一型半導體層120，以於基板110上形成發光元件區A1及主動元件區A2，其中發光元件區A1與主動元件區A2之間存在間隙GP，且移除主動元件區A2的第二型半導體層140及發光層130。
舉例而言，請參照圖2，可以先利用光阻PR1對絕緣層150、第二型半導體層140以及發光層130進行圖案化製程EP，以留下位於發光元件區A1的發光圖案131、第二型半導體圖案141以及絕緣圖案151，且移除絕緣層150、第二型半導體層140以及發光層130的其餘部分。接著，請參照圖3，可以利用光阻PR1、PR2進行圖案化製程EP，以移除位於間隙GP的第一型半導體層120，且留下位於發光元件區A1的第一型半導體圖案121及位於主動元件區A2的第一型半導體圖案122，使得間隙GP存在於主動元件區A2與發光元件區A1之間，藉以隔離主動元件區A2與發光元件區A1。在一些實施例中，上述的圖案化製程EP可以使用乾蝕刻製程來進行，但本發明不限於此。
接著，請參照圖4，可以先移除光阻PR2而露出位於主動元件區A2的第一型半導體圖案122。接著，可以形成閘極絕緣層GI於第一型半導體圖案122上，且閘極絕緣層GI可以部分覆蓋第一型半導體圖案122。舉例而言，閘極絕緣層GI覆蓋第一型半導體圖案122的通道區AC的上表面，且露出第一型半導體圖案122的源極區AS及汲極區AD的上表面，其中通道區AC位於源極區AS與汲極區AD之間。閘極絕緣層GI的材質可以包括金屬氧化物，但本發明不限於此。
接著，可以形成閘極GE、源極SE以及汲極DE，其中閘極GE位於主動元件區A2的閘極絕緣層GI上，且源極SE以及汲極DE分別位於第一型半導體圖案122的源極區AS及汲極區AD的上表面，即可形成主動元件T。主動元件T可以包括閘極GE、源極SE、汲極DE、閘極絕緣層GI以及第一型半導體圖案122，且第一型半導體圖案122可以作為主動元件T的通道層CH，其中閘極絕緣層GI位於閘極GE與第一型半導體圖案122之間，源極SE電性連接第一型半導體圖案122的源極區AS，且汲極DE電性連接第一型半導體圖案122的汲極區AD。主動元件T可以是高電子移動率電晶體（HEMT），但本發明不限於此。
接著，請參照圖5至圖6，利用光阻PR3來對位於發光元件區A1的第一型半導體圖案121、發光圖案131、第二型半導體圖案141以及絕緣圖案151進行圖案化製程EP，以移除未被光阻PR3覆蓋的部分絕緣圖案151、部分第二型半導體圖案141、部分發光圖案131以及部分第一型半導體圖案121，且露出第一型半導體圖案121的局部表面121S，同時利用光阻PR4來保護位於主動元件區A2的主動元件T，如圖6所示。
接著，可以移除光阻PR3以及剩餘的絕緣圖案151，以露出第二型半導體圖案141，且移除光阻PR4，以露出主動元件T的閘極GE、源極SE、汲極DE以及部分閘極絕緣層GI，如圖7所示。接著，請參照圖8，可以形成第一電極E1於第一型半導體圖案121的局部表面121S上，且形成第二電極E2於第二型半導體圖案141上，使得第一電極E1可以電性連接第一型半導體圖案121，且第二電極E2可以電性連接第二型半導體圖案141，即完成發光元件LD的製作，其中發光元件LD可以包括剩餘的第一型半導體圖案121、發光圖案131及第二型半導體圖案141、以及第一電極E1及第二電極E2，且發光元件LD的第一型半導體圖案121與主動元件T的通道層CH屬於相同膜層。
接著，請參照圖9，形成保護層PL於發光元件區A1、主動元件區A2以及間隙GP中，且露出發光元件LD的第一電極E1及第二電極E2以及主動元件T的閘極GE、源極SE以及汲極DE。保護層PL的材質可以包括金屬氧化物、氧化矽或氮化矽等無機絕緣材料，但本發明不限於此。
接著，形成導電層CL於第一電極E1及汲極DE上以及間隙GP中的保護層PL上，以使發光元件LD的第一型半導體圖案121通過第一電極E1及導電層CL電性連接至汲極DE，即可完成相互電性連接的發光元件LD及主動元件T。
接著，請參照圖10，在一些實施例中，還可以形成光準直結構LC於發光元件LD上，以使發光元件LD發出的光較為準直、集中，進而提高後續的光利用率。光準直結構LC例如準直透鏡（collimated lens）。
接著，請參照圖11，形成光學層OL於基板110之上，以使光學層OL覆蓋發光元件LD及主動元件T。光學層OL可以具有類似波導板或波導玻璃的性質，以利於全反射。在一些實施例中，可以藉由塗佈以及光固化（curing）或熱固化的方式來形成光學層OL，使得發光元件LD及主動元件T嵌入光學層OL中。在一些實施例中，光學層OL的材質可以包括高折射率膠體材料，例如丙烯酸酯聚合物等。當光學層OL的折射率愈高時，可以增大視野（Field of view）且降低色散程度，進而提高影像品質。在某些實施例中，光學層OL可以具有不小於1.7的折射率。例如，光學層OL可以具有約1.7至2.1的折射率。在一些實施例中，光準直結構LC的折射率大於光學層OL的折射率。
接著，請參照圖12，基板110之上還可以包括傳輸區A3，且光學層OL可以從主動元件區A2、間隙GP以及發光元件區A1延伸至傳輸區A3。在本實施例中，可以形成光波導結構WG於光學層OL上，其中光波導結構WG包括入耦部IC及出耦部OC，且入耦部IC重疊發光元件LD，出耦部OC位於傳輸區A3。在本實施例中，光波導結構WG可以使用奈米壓印的方式形成。舉例而言，在塗佈了光學層OL的材料之後，可以先使用模具進行壓印，再進行固化，而得到嵌入光學層OL的光波導結構WG，因此，光波導結構WG的材質與光學層OL的材質可以相同。在一些實施例中，光波導結構WG可以是設置於光學層OL的表面上的光柵，例如表面浮雕光柵（surface relief grating），在此情況下，光波導結構WG的材質與光學層OL的材質可以不同。在一些實施例中，光波導結構WG的折射率可以大於光學層OL的折射率。如此一來，不需再另外對準發光元件LD與入耦部IC，而且還能夠縮短發光元件LD的影像至出耦區的傳送距離。
圖12是依照本發明一實施例的近眼顯示裝置10的局部剖面示意圖。近眼顯示裝置10包括：基板110、發光元件LD、主動元件T、光學層OL以及光波導結構WG。除了前述的藍寶石基板之外，在經過適當的基板轉換之後，基板110也可以是其他具有適當材質的可撓（flexible）基板或不可撓基板，例如石英基板、玻璃基板或高分子基板。
發光元件LD位於基板110的發光元件區A1上，且包括第一型半導體圖案121、發光圖案131、第二型半導體圖案141、第一電極E1以及第二電極E2，其中發光圖案131位於第一型半導體圖案121與第二型半導體圖案141之間，且第一電極E1電性連接第一型半導體圖案121，第二電極E2電性連接第二型半導體圖案141。
主動元件T位於基板110的主動元件區A2。主動元件T位於發光元件LD的一側，且主動元件區A2與發光元件區A1之間以間隙GP相隔。主動元件T可以包括閘極GE、源極SE、汲極DE、閘極絕緣層GI以及第一型半導體圖案122，且第一型半導體圖案122可以作為主動元件T的通道層CH，其中閘極絕緣層GI位於閘極GE與第一型半導體圖案122之間，源極SE電性連接第一型半導體圖案122的源極區AS，且汲極DE電性連接第一型半導體圖案122的汲極區AD。在本實施例中，主動元件T的通道層CH與發光元件LD的第一型半導體圖案121屬於相同膜層，且發光元件LD的第一電極E1通過導電層CL電性連接至主動元件T的汲極DE。如此一來，藉由將發光元件LD與主動元件T整合且嵌入光學層OL中，能夠降低光損耗。
光學層OL覆蓋發光元件LD及主動元件T。光波導結構WG位於光學層OL上，且包括入耦部IC及出耦部OC，其中入耦部IC重疊發光元件LD。如此一來，發光元件LD發出的光可從入耦部IC進入光學層OL，並在光學層OL中以全反射的方式行進至出耦部OC，之後再從出耦部OC離開近眼顯示裝置10。
在一些實施例中，近眼顯示裝置10還包括光準直結構LC，光準直結構LC可以位於發光元件LD與光學層OL之間，且光準直結構LC可以重疊光波導結構WG的入耦部IC。光準直結構LC可以使發光元件LD發出的光較為準直、集中，進而提高發光元件LD的光利用率。
圖13至圖16是依照本發明一實施例的近眼顯示裝置20的製造方法的步驟流程的局部剖面示意圖。在此必須說明的是，圖13至圖16的實施例是接續於圖4的步驟之後進行，且圖13至圖16的實施例沿用圖1至圖12的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參照圖13至圖14，在形成主動元件T之後，利用光阻PR5來對位於發光元件區A1的第一型半導體圖案121、發光圖案131、第二型半導體圖案141以及絕緣圖案151進行圖案化製程EP，以形成發光元件LD的多個奈米棒（Nanorods）結構NR，同時利用光阻PR4來保護位於主動元件區A2的主動元件T，之後再移除光阻PR4、PR5以及剩餘的絕緣圖案151。各個奈米棒結構NR可以包括部分的第一型半導體圖案121、部分的發光圖案131以及部分的第二型半導體圖案141。在一些實施例中，可以利用乾蝕刻製程來移除奈米棒結構NR之間的第二型半導體圖案141及發光圖案131，且僅移除部分的第一型半導體圖案121，使得多個奈米棒結構NR的第一型半導體圖案121可以保持相連，且部分的第一型半導體圖案121可以露出。在一些實施例中，還可以填充絕緣材料IM於多個奈米棒結構NR之間，絕緣材料IM例如聚醯亞胺或氧化矽。在一些實施例中，每一發光元件LD可以構成一個子畫素（sub-pixel）。
接著，可以形成第一電極E1於露出的部分第一型半導體圖案121上，且形成第二電極E2於多個奈米棒結構NR及絕緣材料IM上，使得第一電極E1可以電性連接第一型半導體圖案121，且第二電極E2可以電性連接多個奈米棒結構NR的第二型半導體圖案141，即完成發光元件LD的製作，其中發光元件LD可以包括多個奈米棒結構NR、第一電極E1以及第二電極E2。
接著，請參照圖15，形成保護層PL於發光元件區A1、主動元件區A2以及間隙GP中，且露出發光元件LD的第一電極E1及第二電極E2以及主動元件T的閘極GE、源極SE以及汲極DE。接著，形成導電層CL於第一電極E1及汲極DE上以及間隙GP中的保護層PL上，以使第一電極E1通過導電層CL電性連接至汲極DE。
接著，請參照圖16，基板110之上還可以包括傳輸區A3，且光學層OL可以從主動元件區A2、間隙GP以及發光元件區A1延伸至傳輸區A3。在本實施例中，可以形成光波導結構WG於光學層OL上，其中光波導結構WG包括入耦部IC及出耦部OC，且入耦部IC重疊發光元件LD，出耦部OC位於傳輸區A3。在本實施例中，光波導結構WG可以是設置於光學層OL的表面上的光柵，例如表面浮雕光柵（surface relief grating），在此情況下，光波導結構WG的材質與光學層OL的材質可以不同。在一些實施例中，光波導結構WG的折射率可以大於光學層OL的折射率。
圖16是依照本發明一實施例的近眼顯示裝置20的局部剖面示意圖。近眼顯示裝置20包括：基板110、發光元件LD、主動元件T、光學層OL以及光波導結構WG。除了前述的藍寶石基板之外，在經過適當的基板轉換之後，基板110也可以是其他具有適當材質的可撓（flexible）基板或不可撓基板，例如石英基板、玻璃基板或高分子基板。
發光元件LD位於基板110的發光元件區A1上，且包括第一型半導體圖案121、發光圖案131、第二型半導體圖案141、第一電極E1以及第二電極E2，其中發光圖案131位於第一型半導體圖案121與第二型半導體圖案141之間，且第一電極E1電性連接第一型半導體圖案121，第二電極E2電性連接第二型半導體圖案141。在一些實施例中，發光元件LD還可以包括多個奈米棒結構NR，各個奈米棒結構NR可以包括部分的第一型半導體圖案121、部分的發光圖案131以及部分的第二型半導體圖案141，且多個奈米棒結構NR之間可以絕緣材料IM分隔。
主動元件T位於基板110的主動元件區A2，主動元件T位於發光元件LD的一側，且主動元件區A2與發光元件區A1之間以間隙GP相隔。主動元件T可以包括閘極GE、源極SE、汲極DE、閘極絕緣層GI以及第一型半導體圖案122，且第一型半導體圖案122可以作為主動元件T的通道層CH，其中閘極絕緣層GI位於閘極GE與第一型半導體圖案122之間，源極SE電性連接第一型半導體圖案122的源極區AS，且汲極DE電性連接第一型半導體圖案122的汲極區AD。在本實施例中，主動元件T的通道層CH與發光元件LD的第一型半導體圖案121屬於相同膜層。
光學層OL覆蓋發光元件LD及主動元件T。光波導結構WG位於光學層OL上，且包括入耦部IC及出耦部OC，其中入耦部IC重疊發光元件LD。如此一來，發光元件LD提供的影像MG可從入耦部IC進入光學層OL，接著光學層OL可以全反射的方式將影像MG導至出耦部OC，隨後影像MG再從出耦部OC離開光學層OL。
在一些實施例中，近眼顯示裝置20還包括光準直結構LC，光準直結構LC可以位於發光元件LD與光學層OL之間，且光準直結構LC可以重疊光波導結構WG的入耦部IC。
圖17A是依照本發明一實施例的近眼顯示裝置20’的立體示意圖。圖17B是圖17A中的入耦區AI的局部放大立體示意圖。另外，圖16可以是沿圖17A的剖面線A-A’所作的剖面示意圖。圖17A至圖17B的實施例沿用圖13至圖16的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參照圖17A，在本實施例中，近眼顯示裝置20’可以是鏡架眼鏡式近眼顯示器，近眼顯示裝置20’可以包括鏡架21以及鏡片22。可以將前述的近眼顯示裝置20設置於鏡片22上。舉例而言，鏡片22的主體可以由近眼顯示裝置20的光學層OL所構成，且鏡片22可以具有入耦區AI、出耦區AO以及複瞳區AF，其中來自入耦區AI的影像MG可以在複瞳區AF進行影像擴展，隨後再前進至出耦區AO，且從出耦區AO離開近眼顯示裝置20’再進入使用者的眼睛UE。
請參照圖17B，在本實施例中，近眼顯示裝置20’的入耦區AI可以設置多個主動元件T與發光元件LD的組合TD，這些主動元件T與發光元件LD的組合TD可以嵌入光學層OL中，且這些組合TD可以陣列排列於基板110之上。換句話說，這些組合TD可以沿方向D1以等間距排列，這些組合TD還可以沿方向D2以等間距排列，且沿方向D1的間距可以相同或不同於沿方向D2的間距。
另外，光波導結構WG的入耦部IC可以嵌入光學層OL中，且入耦部IC可以設置於發光元件LD之上，入耦部IC於基板110的正投影至少部分重疊發光元件LD於基板110的正投影。如此一來，每一發光元件LD可以作為近眼顯示裝置20’的一個子畫素，使得這些發光元件LD能夠提供影像MG。
綜上所述，本發明的近眼顯示裝置藉由將發光元件與主動元件整合且嵌入光學層中，能夠降低光損耗。另外，本發明的近眼顯示裝置的製造方法藉由將發光元件與主動元件整合且嵌入光學層中，能夠降低組裝困難度。
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, 20, 20’:近眼顯示裝置
21:鏡架
22:鏡片
110:基板
120:第一型半導體層
120a:第一子層
120b:第二子層
121、122:第一型半導體圖案
121S:局部表面
130:發光層
131:發光圖案
140:第二型半導體層
140a:第一子層
140b:第二子層
141:第二型半導體圖案
150:絕緣層
151:絕緣圖案
A-A’:剖面線
A1:發光元件區
A2:主動元件區
A3:傳輸區
AC:通道區
AD:汲極區
AF:複瞳區
AI:入耦區
AO:出耦區
AS:源極區
CH:通道層
CL:導電層
D1, D2:方向
DE:汲極
E1:第一電極
E2:第二電極
EP:圖案化製程
GE:閘極
GI:閘極絕緣層
GP:間隙
IC:入耦部
IM:絕緣材料
LC:光準直結構
LD:發光元件
MG:影像
NR:奈米棒結構
OC:出耦部
OL:光學層
PL:保護層
PR1、PR2、PR3、PR4、PR5:光阻
SE:源極
T:主動元件
TD:組合
UE:眼睛
WG:光波導結構
圖1至圖12是依照本發明一實施例的近眼顯示裝置10的製造方法的步驟流程的局部剖面示意圖。
圖13至圖16是依照本發明一實施例的近眼顯示裝置20的製造方法的步驟流程的局部剖面示意圖。
圖17A是依照本發明一實施例的近眼顯示裝置20’的立體示意圖。
圖17B是圖17A中的入耦區AI的局部放大立體示意圖。
10:近眼顯示裝置
110:基板
121、122:第一型半導體圖案
131:發光圖案
141:第二型半導體圖案
A1:發光元件區
A2:主動元件區
A3:傳輸區
AC:通道區
AD:汲極區
AS:源極區
CH:通道層
CL:導電層
DE:汲極
E1:第一電極
E2:第二電極
GE:閘極
GI:閘極絕緣層
GP:間隙
IC:入耦部
LC:光準直結構
LD:發光元件
OC:出耦部
OL:光學層
PL:保護層
SE:源極
T:主動元件
WG:光波導結構
Claims (15)
- 一種近眼顯示裝置，包括：基板；發光元件，位於所述基板上，且包括第一型半導體圖案；主動元件，位於所述發光元件的一側，且所述主動元件的通道層與所述發光元件的所述第一型半導體圖案屬於相同膜層；光學層，覆蓋所述發光元件及所述主動元件；以及光波導結構，位於所述光學層上，且包括入耦部及出耦部，其中所述入耦部重疊所述發光元件。
- 如請求項1所述的近眼顯示裝置，其中所述發光元件的所述第一型半導體圖案電性連接所述主動元件的汲極。
- 如請求項1所述的近眼顯示裝置，其中所述光波導結構的折射率大於所述光學層的折射率。
- 如請求項1所述的近眼顯示裝置，其中所述發光元件包括多個奈米棒結構。
- 如請求項1所述的近眼顯示裝置，其中所述光波導結構的材質與所述光學層的材質相同。
- 如請求項1所述的近眼顯示裝置，其中所述光波導結構的材質與所述光學層的材質不同。
- 如請求項1所述的近眼顯示裝置，還包括光準直結構，位於所述發光元件與所述光學層之間，且重疊所述入耦部。
- 如請求項7所述的近眼顯示裝置，其中所述光準直結構的折射率大於所述光學層的折射率。
- 如請求項1所述的近眼顯示裝置，其中所述光學層的折射率不小於1.7。
- 如請求項1所述的近眼顯示裝置，其中所述近眼顯示裝置設置於眼鏡鏡片上。
- 一種近眼顯示裝置的製造方法，包括：形成發光元件及主動元件於基板上，且所述發光元件的第一電極電性連接所述主動元件的汲極；形成光學層於所述基板之上，且所述光學層覆蓋所述發光元件及所述主動元件；以及形成光波導結構於所述光學層上，其中所述光波導結構包括入耦部及出耦部，且所述入耦部重疊所述發光元件。
- 如請求項11所述的近眼顯示裝置的製造方法，其中所述光波導結構以奈米壓印的方式形成。
- 如請求項11所述的近眼顯示裝置的製造方法，還包括在形成所述光學層之前形成光準直結構於所述發光元件上。
- 如請求項11所述的近眼顯示裝置的製造方法，其中形成所述發光元件及所述主動元件於所述基板上包括：形成第一型半導體層、發光層及第二型半導體層於所述基板上； 圖案化所述第二型半導體層、所述發光層及所述第一型半導體層，以形成位於發光元件區的第二型半導體圖案、發光圖案及第一型半導體圖案以及位於主動元件區的通道層，其中所述通道層與所述第一型半導體圖案屬於相同膜層，且所述發光元件區與所述主動元件區之間存在間隙；形成所述主動元件的閘極絕緣層於所述通道層上，且所述閘極絕緣層部分覆蓋所述通道層；形成所述主動元件的閘極、源極以及汲極，其中所述閘極位於所述閘極絕緣層上，且所述源極以及所述汲極分別位於所述閘極絕緣層的兩側且電性連接所述通道層上；形成所述發光元件的第一電極及第二電極於所述發光元件區，其中所述第一電極電性連接所述第一型半導體圖案，且所述第二電極電性連接所述第二型半導體圖案；以及形成導電層，所述導電層通過所述間隙，且所述導電層電性連接所述第一電極與所述汲極。
- 如請求項14所述的近眼顯示裝置的製造方法，其中圖案化所述第二型半導體層、所述發光層及所述第一型半導體層包括：移除位於所述主動元件區及所述間隙的所述第二型半導體層及所述發光層；以及移除位於所述間隙的所述第一型半導體層。
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