TWI821312B - 包括發光二極體的光電裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於光電裝置(10)，光電裝置(10)包括：支撐件(12)；至少一第一導電層(18)，覆蓋支撐件；顯示像素（Pix），包括第一和第二相對表面(20、22)，並接合第一導電層，每一像素包括電子電路(30)及光電電路(40)，電子電路(30)包括第一表面和相對第一表面的第三表面(32)，第一表面接合第一導電層，光電電路(40)接合第三表面且包括至少二發光二極體（LED），各發光二極體的至少一電極由第三表面連接至電子電路，光電電路進一步包含覆蓋發光二極體的光致發光塊(44)及圍繞光致發光塊的導電或半導體壁面(46)；及至少一第二導電層(26)，電氣耦接像素中的至少一像素。

Description

包括發光二極體的光電裝置
本發明係關於包含半導體材料基發光二極體的光電裝置，特別係顯示螢幕或影像投影裝置，及裝置製造方法。
影像像素對應光電裝置顯示影像么元。當光電裝置為彩色影像顯示螢幕時，裝置通常包含至少三個部件來顯示各影像像素，此亦稱作顯示子像素，各部件發射實質單色光輻射（例如紅、綠和藍）。三個顯示子像素發射輻射疊加可提供觀者對應顯示影像像素的色感。在此情況下，由三個用於顯示影像像素的顯示子像素構成的組件稱作光電裝置的顯示像素。
每一顯示子像素可包含光源，特別係如由半導體材料組成的發光二極體。已知製造包含發光二極體的光電裝置（特別係顯示螢幕或影像投影裝置）的方法（稱作「取放」法）包含製造分離部件型發光二極體，及把各發光二極體放到支撐件的預定位置，支撐件包含導電軌道供發光二極體電氣連接。
此法的缺點在於通常需將發光二極體準確放到支撐件上。此需實行對準方法，由於發光二極體尺寸很小，是以變得更加複雜。
此法的另一缺點為光電裝置解析度提高將造成發光二極體移轉到支撐件的次數增加，以致增加光電裝置製造時間，此並不適合工業規模製造。
為形成由組裝單元發光二極體組成的大型發光二極體顯示器，發光二極體應與控制電路一起組裝，控制電路控制若干發光二極體。包含控制電路和發光二極體的組件則由導線耦接在一起。如此組裝會減少可傳輸資料量，因而難以顯示視訊流。
對於包含微米範圍發光二極體的顯示器，例如數個製造商開發的TV（電視）、平板電腦、智慧手機型式，需要主動陣列來顯示高解析度視訊流。目前，顯示器的主動陣列由薄膜電晶體或TFT形成。TFT通常在大玻璃表面積使用非晶矽或多晶矽沉積物，且需於大表面積採用複雜的微電子方法。
期能形成所謂智慧像素並整合發光二極體，特別係微米範圍尺寸的控制電子設備，以形成無TFT之主動陣列。主動陣列因以裝載在像素下面的電子電路為基礎，故可形成於極大表面積。另一方面，電子電路可善用矽基技術。
故實施例的一目的為至少部分克服前述包含發光二極體的光電裝置的缺點。
實施例的另一目的為減少在光電裝置製造期間將部件移轉到光電裝置支撐件的次數。
實施例的又一目的為降低把部件放到光電裝置支撐件時的準確度約束。
實施例的再一目的為使光電裝置能以工業規模暨低廉製造。
實施例的另一目的為使光電裝置得包含無TFT之主動陣列。
故實施例提供光電裝置，包含： 支撐件； 至少一第一導電層，覆蓋支撐件； 顯示像素電路，包含第一和第二相對表面並接合第一導電層，每一顯示像素電路包含電子電路及光電電路，電子電路包含第一表面和相對第一表面的第三表面，第一表面接合第一導電層，光電電路接合第三表面且包含至少二發光二極體，各發光二極體的至少一電極由第三表面連接至電子電路，光電電路進一步包含覆蓋發光二極體的光致發光塊及圍繞光致發光塊的導電或半導體壁面；及 至少一第二導電層，電氣耦接至少一顯示像素電路。
根據一實施例，第二導電層至少部分覆蓋該至少一顯示像素電路。
根據一實施例，第二導電層電氣耦接該至少一顯示像素電路的壁面。
根據一實施例，就該至少一顯示像素電路，第二導電層接觸電子電路位於第三表面一側的導電接墊。
根據一實施例，第二導電層在支撐件上擴展，就該至少一顯示像素電路，第二導電層接觸電子電路位於第一表面一側的導電接墊。
根據一實施例，裝置進一步包含第一電絕緣層，覆蓋顯示像素電路間的第一導電層並插設在第一電絕緣層與第二導電層之間。
根據一實施例，就各顯示像素電路，裝置進一步包含第二電絕緣層，覆蓋顯示像素電路側邊。
根據一實施例，就各顯示像素電路，顯示像素電路的光電電路包含第一半導體層來支撐壁面和光致發光塊，就各發光二極體，堆疊安置在光致發光塊對側的第一半導體層上且包含具第一導電類型的第二摻雜半導體層、主動層和具第二導電類型的第三摻雜半導體層，第二導電類型與第一導電類型相反，堆疊為不同。
根據一實施例，就各堆疊，每一顯示像素電路包含導電接墊，導電接墊接觸第一半導體層並接合顯示像素電路的電子電路。
根據一實施例，裝置包含覆蓋支撐件的至少二第一個別導電層，顯示像素電路中的顯示像素電路各自接合第一導電層，裝置進一步包含至少二第二導電層，各自電氣連接顯示像素電路中的電子電路。
根據一實施例，二第一導電層和二第二導電層具有平行條帶形狀。
實施例亦提供製造光電裝置的方法，包含下列步驟： a) 製造顯示像素電路，顯示像素電路包含第一和第二相對表面，每一顯示像素電路包含電子電路及光電電路，電子電路包含第一表面和相對第一表面的第三表面，光電電路接合第三表面且包含至少二發光二極體，各發光二極體的至少一電極由第三表面連接至電子電路，光電電路進一步包含覆蓋發光二極體的光致發光塊及圍繞光致發光塊的導電或半導體壁面； b) 製造支撐件，支撐件覆蓋上至少一第一導電層； c) 接合各顯示像素電路的電子電路的第一表面與第一導電層；及 d) 形成至少一第二導電層，第二導電層電氣耦接至少一顯示像素電路。
根據一實施例，第二導電層至少部分覆蓋該至少一顯示像素電路。
根據一實施例，第二導電層電氣耦接該至少一顯示像素電路的壁面。
根據一實施例，就該至少一顯示像素電路，第二導電層接觸電子電路位於第三表面一側的導電接墊。
根據一實施例，第二導電層在支撐件上擴展，就該至少一顯示像素電路，第二導電層接觸電子電路位於第一表面一側的導電接墊。
根據一實施例，方法在步驟c)與d)之間包含下列步驟：形成第一電絕緣層，覆蓋顯示像素電路間的第一導電層並插設在第一電絕緣層與第二導電層之間。
根據一實施例，方法在步驟c)之前包含下列步驟：就各顯示像素電路，進一步形成第二電絕緣層來覆蓋顯示像素電路側邊。
根據一實施例，步驟a)包含就各發光二極體，形成堆疊，堆疊安置在第一半導體層上且包含具第一導電類型的第二摻雜半導體層、主動層和具第二導電類型的第三摻雜半導體層，第二導電類型與第一導電類型相反，堆疊為不同。
清楚起見，各圖中的相同元件以相同元件符號表示，又照例在電子電路圖中，各圖未按比例繪製。另外，僅顯示及描述有助於理解本說明書的元件。特別地，發光二極體結構乃熟諳此技術者所周知，故不再詳述。
在以下敘述中，諸如「頂部」、「上」或「下」等指稱相對位置的術語係參考圖式方向或光電裝置正常使用位置。除非另行指出，否則本文所用術語「實質」、「近乎」和「約等」表示論述值容限為±10%，較佳為±5%。另外，發光二極體的「主動區」係指發光二極體由此發射發光二極體提供的大部分電磁輻射的區域。
第1圖及第2圖圖示光電裝置10的實施例，例如對應顯示螢幕或影像投影裝置，裝置包含顯示像素。第1圖係第2圖沿線I-I截切的剖面圖，第2圖係第1圖沿線II-II截切的剖面圖。
在第1圖中，裝置10由下往上包含： 支撐件12，包含相對的下、上表面14、16，較佳為平行； 第一電極層18，包含覆蓋上表面16的導電層； 顯示像素Pix，以下亦稱作顯示像素電路，安置在電極層18上並接觸電極層18，第1圖圖示兩個顯示像素Pix，第2圖圖示三個顯示像素Pix，每一顯示像素Pix包含下表面20和相對下表面20的上表面22，每一顯示像素電路包含發光二極體LED，以從上表面22發射光； 電絕緣層24，覆蓋顯示像素Pix間的電極層18及覆蓋顯示像素Pix側邊；及 第二電極層26，包含至少部分讓發光二極體LED發射輻射穿透的導電層，導電層26覆蓋各顯示像素Pix及覆蓋顯示像素Pix間的絕緣層24，導電層26接觸各顯示像素Pix的上表面22。
在第1圖中，每一顯示像素Pix由下往上包含： 電子電路30，以下稱作控制電路；及 光電電路40。
控制電路30包含下表面20和相對下表面20的上表面32，表面20、32較佳為平行。下表面20接合電極層18，且例如由電氣耦接電極層18的導電接墊34界定。控制電路30於上表面32一側進一步包含導電接墊36。
光電電路40接合控制電路30的上表面32。電路包含形成發光二極體LED的半導體層堆疊41，較佳為至少三個發光二極體。光電電路40由接觸導電接墊36的導電接墊42電氣耦接至電子電路30。光電電路40包含光致發光塊44，光致發光塊覆蓋控制電路40對側的發光二極體LED，且由導電壁面46側向隔開。較佳地，各光致發光塊44面向各發光二極體LED。壁面46接觸堆疊41並接觸第二電極層26。在第2圖中，各顯示像素Pix的發光二極體LED和光致發光塊44繪示為對齊。然應明瞭發光二極體LED和光致發光塊44的排列可不同。例如，俯視看來，每一顯示像素Pix可具實質方形形狀，發光二極體LED和光致發光塊44設置在方形的三個角落。
包覆層（未圖示）可覆蓋第二電極層26。
電子電路30的下表面20可由接合材料接合至電極層18，接合材料較佳具導電性。
各發光二極體LED可對應所謂二維發光二極體，二維發光二極體包含實質平坦半導體層堆疊並具有做為主動層的層，發光二極體LED供應輻射大多從該層發射。根據一實施例，電子電路40的所有發光二極體LED較佳發射實質相同波長的光輻射。
根據一實施例，就各發光二極體LED，堆疊41包含具第一導電類型（例如P型摻雜）且接觸導電接墊42的摻雜半導體層48、接觸半導體層48的主動層50和具第二導電類型（與第一導電類型相反，例如N型摻雜）且接觸主動層50的摻雜半導體層52。光電電路40進一步包含半導體層54，該層54接觸發光二極體的半導體層52及具有壁面46安置於上。半導體層54例如由和半導體層52一樣的材料組成。根據一實施例，就各發光二極體LED，每一光電電路40包含導電接墊42及至少一半導體接墊42，導電接墊42耦接半導體層48與電子電路30，半導體接墊42將半導體層54直接耦接至電子電路30。
就各發光二極體LED，主動層50可包含侷限工具。例如，層50可包含單一量子井。其則包含不同於形成半導體層48、52的半導體材料的半導體材料，且能隙小於形成半導體層48、52的材料能隙。主動層50可包含多個量子井。其則包含形成量子井與阻障層交替的半導體層堆疊。
就各顯示像素Pix，光電電路40可由「覆晶」型接法接合控制電路30。可熔導電元件（未圖示，例如錫球或銦球）耦接光電電路40與控制電路30，可確保光電電路40與控制電路30間的機械連接，及進一步確保光電電路40的各發光二極體LED電氣連接至控制電路30。根據另一實施例，光電電路40可利用直接接合來接合控制電路30。此可為異質直接接合。意即光電電路40的金屬元件接觸控制電路30的金屬元件，光電電路40的介電元件接觸控制電路30的介電元件。
根據一實施例，各光致發光塊44位於各發光二極體LED對面。每一光致發光塊44包含磷質，受相關發光二極體LED發射光激發時，能發射不同於相關發光二極體LED發射光波長的波長光。根據一實施例，每一顯示像素Pix包含至少兩種光致發光塊44。第一種光致發光塊44能將發光二極體LED供應輻射轉換成第一波長的第一輻射，第二種光致發光塊44能將發光二極體LED供應輻射轉換成第二波長的第二輻射。根據一實施例，每一顯示像素Pix包含至少三種光致發光塊44，第三種光致發光塊44能將發光二極體LED供應輻射轉換成第三波長的第三輻射。第一、第二和第三波長可不同。
根據一實施例，第一波長對應藍光且在430奈米（nm）至490 nm的範圍內。根據一實施例，第二波長對應綠光且在510 nm至570 nm的範圍內。根據一實施例，第三波長對應紅光且在600 nm至720 nm的範圍內。發光二極體LED例如能發射紫外範圍的輻射。
根據一實施例，每一顯示像素Pix包含第四種光致發光塊44，其能將發光二極體LED供應輻射轉換成第四波長的第四輻射。第一、第二、第三和第四波長可不同。根據一實施例，第四波長對應黃光且在570 nm至600 nm的範圍內。根據另一實施例，第四波長對應近紅外輻射（特別係波長700 nm至980 nm）、紫外輻射或白光。
每一控制電路30可包含電子部件（未圖示），特別係電晶體，用於控制發光二極體。每一控制電路30可包含半導體基板並具有電子部件形成於內及/或上。控制電路30的下表面20則可對應相對基板正面的基板背面，電子部件形成於正面一側。半導體基板例如為由矽製成的基板，特別係單晶矽。
較佳地，光電電路40僅含發光二極體和發光二極體連接元件，控制電路30包含控制光電電路40的發光二極體所需的所有電子部件。依一變型，除了發光二極體，光電電路40還可包括其他電子部件。
光電裝置10可包含10-109 個顯示像素Pix。俯視看來，各顯示像素Pix可佔1平方微米（μm2 ）至100平方毫米（mm2 ）的表面積。各顯示像素Pix的厚度可為1 μm至6 mm。各電子電路30的厚度可為0.5 μm至3000 μm。各光電電路40的厚度可為0.2 μm至3000 μm。
支撐件12可由電絕緣材料（例如包含聚合物，特別係環氧樹脂，尤其係用於製造印刷電路板的FR4材料）或金屬材料（例如鋁）製成。支撐件12的厚度可為10 μm至10 mm。
導電層18較佳對應金屬層，例如鋁、銀、銅或鋅。導電層18的厚度可為0.5 μm至1000 μm。
絕緣層24可由介電材料製成，例如氧化矽（SiO2 ）、氮化矽（Six Ny ，其中x近乎等於3，y近乎等於4，例如Si3 N4 ）、氮氧化矽（SiOx Ny ，其中x近乎等於1/2，y近乎等於1，例如Si2 ON2 ）、氧化鋁（Al2 O3 ）或氧化鉿（HfO2 ）。各絕緣部22的厚度可為0.2 μm至1000 μm。較佳地，絕緣層24對光電電路40發射輻射呈不透明。絕緣層24可對應白色樹脂、黑色樹脂或特別填充氧化鈦粒子的透明樹脂。
各導電接墊34、36、42可至少部分由選自包含銅、鈦、鎳、金、錫、鋁和上述至少二化合物合金所組成群組的材料製成。
導電層26能讓光電電路40發射電磁輻射通過。形成導電層26的材料可為透明導電材料，例如氧化銦錫（或ITO）、鋁或氧化鎵鋅或石墨烯。顯示像素Pix上的導電層26的最小厚度可為0.05 μm至1000 μm。
半導體層48、52、54至少部分由至少一半導體材料形成。半導體材料選自包含III-V族化合物（例如III-N化合物）、II-VI族化合物或IV族半導體或化合物的群組。III族元素實例包含鎵（Ga）、銦（In）或鋁（Al）。III-N化合物實例為GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN或AlInGaN。其他V族元素亦可使用，例如磷或砷。II族元素實例包含IIA族元素，特別係鈹（Be）和鎂（Mg），及IIB族化學元素，特別係鋅（Zn）、鎘（Cd）和汞（Hg）。VI族元素實例包含VIA族化學元素，特別係氧（O）和碲（Te）。II-VI族化合物實例為ZnO、ZnMgO、CdZnO、CdZnMgO、CdHgTe、CdTe或HgTe。IV族半導體材料實例為矽（Si）、碳（C）、鍺（Ge）、碳化矽合金（SiC）、矽鍺合金（SiGe）或碳化鍺合金（GeC）。
根據一實施例，每一光致發光塊44包含至少一光致發光材料粒子。光致發光材料一例為經三價鈰離子活化的釔鋁石榴石（YAG），此亦稱作YAG:Ce或YAG:Ce3+ 。習用光致發光材料粒子的平均尺寸通常為大於5 μm。
根據一實施例，每一光致發光塊44包含基質，基質具有奈米範圍單晶半導體材料粒子分散其中，下文亦稱作半導體奈米晶體或或磷質粒子。光致發光材料的內部量子效率QYint 等於發射光子數與光致發光物質吸收光子數的比率。半導體奈米晶體的內部量子效率QYint 為大於5%，較佳為大於10%，更佳為大於20%。
根據一實施例，奈米晶體的平均尺寸為0.5 nm至1000 nm，較佳為0.5 nm至500 nm，更佳為1 nm至100 nm，特別係2 nm至30 nm。就尺寸小於50 nm而言，半導體奈米晶體的光轉換性質本質上取決於量子侷限現象。半導體奈米晶體則對應量子點。
根據一實施例，半導體晶體的半導體材料選自包含硒化鎘（CdSe）、磷化銦（InP）、硫化鎘（CdS）、硫化鋅（ZnS）、硒化鋅（ZnSe）、碲化鎘（CdTe）、碲化鋅（ZnTe）、氧化鎘（CdO）、氧化鋅鎘（ZnCdO）、硫化鎘鋅（CdZnS）、硒化鎘鋅（CdZnSe）、硫化銀銦（AgInS2 ）、PbScX3 型鈣鈦礦（其中X係鹵原子，特別係碘（I）、溴（Br）或氯（C1））和上述至少二化合物混合物的群組。根據一實施例，半導體奈米晶體的半導體材料選自Le Blevenec等人發表刊物「Physica Status Solidi (RRL) - Rapid Research Letters Volume 8, No. 4, pages 349-352, April 2014」所述材料。
根據一實施例，半導體奈米晶體的尺寸係依半導體奈米晶體發射的預定輻射波長選擇。例如，平均尺寸約等3.6 nm的CdSe奈米晶體能將藍光轉換成紅光，平均尺寸約等1.3 nm的CdSe奈米晶體能將藍光轉換成綠光。根據另一實施例，半導體奈米晶體的組成係依半導體奈米晶體發射的預定輻射波長選擇。
基質由至少部分透明材料製成。基質例如由二氧化矽製成。基質例如由任一至少部分透明聚合物製成，特別係矽酮或聚乳酸（PLA）。基質可由至少部分透明聚合物製成並偕同使用三維印表機，例如PLA。根據一實施例，陣列含有2%至90%、較佳10重量%至60重量%的奈米晶體，例如約30重量%的奈米晶體。
光致發光塊44的厚度取決於奈米晶體濃度和所用奈米晶體種類。光致發光塊44的高度較佳為小於或等於壁面46的高度。在第2圖中，各光致發光塊44的面積對應邊長1 μm至100 μm、較佳3 μm至15 μm的方形面積。
壁面46至少部分由至少一半導體或導體材料製成。半導體或金屬導體材料可為矽、鍺、碳化矽、III-V族化合物、II-VI族化合物、鋼、鐵、銅、鋁、鎢、鈦、鉿、鋯或上述至少二化合物組合物。較佳地，壁面46由適用微電子實行製造方法的半導體材料製成。壁面46可為重摻雜、輕摻雜或不摻雜。較佳地，壁面30由單晶矽製成。
壁面46的高度係沿垂直表面14的方向量測且為300 nm至200 μm，較佳為5 μm至30 μm。壁面46的厚度係沿平行表面14的方向量測且為100 nm至50 μm，較佳為0.5 μm至10 μm。
根據一實施例，壁面46可由反射材料製成或覆蓋上在光致發光塊44及/或發光二極體LED發射輻射波長下反射的塗層。
較佳地，壁面46圍繞光致發光塊44。壁面46可減少相鄰光致發光塊44間的串擾。
包覆層可由至少部分透明絕緣材料製成。包覆層可由至少部分透明無機材料製成。例如，無機材料選自包含SiOx 型氧化矽（其中x係1至2間的實數）或SiOy Nz （其中y和z係0至1間的實數）和氧化鋁（例如Al2 O3 ）的群組。包覆層可由至少部分透明有機材料製成。例如，包覆層為矽酮聚合物、環氧化物聚合物、丙烯酸聚合物或聚碳酸酯。
根據一實施例，金屬閘極可形成在透明導電層26上面並接觸透明導電層26，顯示像素Pix位於金屬閘極的開口水平面。此能在不妨礙顯示像素Pix發射輻射下改善導電性。
根據一實施例，金屬閘極可沿透明導電層26形成並接觸透明導電層26，以助於在不阻擋光線下有利電流傳導。
根據一實施例，操作時，電壓VE 施加至電極層26與18之間，用以供應顯示像素Pix，特別係顯示像素Pix的光電電路40的發光二極體。
第3圖係類似第1圖的另一光電裝置55的實施例，包含光電裝置10的所有元件，其中每一顯示像素Pix進一步包含覆蓋顯示像素Pix側邊的電絕緣層56。絕緣層56的最小厚度可為2 nm至1 mm。除了覆蓋各顯示像素Pix的上表面22，電極層26還可覆蓋顯示像素Pix的部分絕緣層56。絕緣層56可由氧化矽（SiO2 ）、氮化矽（Six Ny ，其中x近乎等於3，y近乎等於4，例如Si3 N4 ）、氮氧化矽（SiOx Ny ，其中x近乎等於1/2，y近乎等於1，例如Si2 ON2 ）、氧化鋁（Al2 O3 ）、氧化鉿（HfO2 ）或氧化鋯（ZrO2 ）製成。
第4A圖圖示第1圖及第3圖所示顯示像素Pix的等效電圖。第一電極（例如各發光二極體LED的陰極）連接至顯示像素Pix的控制電路30，各發光二極體LED的第二電極（例如陽極）連接至電極層26，電極層26本身耦接至低參考電位源GND，例如接地。控制電路30連接至電極層18，電極層18耦接至高參考電位源VCC。顯示像素Pix在電極層18與26間連接及接收電壓VE 。電路30控制光電電路40的發光二極體LED。
第4B圖類似第4A圖，其中所示控制電路30具有主動區53排列在下表面20一側。主動區53係控制電路30讓控制電路30的電子部件形成於內及上的區域。控制電路30進一步包含通孔57，通孔延伸穿過控制電路30、側向隔離控制電路的其餘部分且電氣耦接形成於控制電路30的下表面20一側的導電軌道與位於控制電路30的上表面32一側的導電接墊36。特別地，通孔57能將低參考電位源GND供應電位一路帶到主動區53。
第4C圖類似第4A圖，其中所示控制電路30具有主動區53排列在上表面32一側。控制電路30進一步包含至少一通孔57，通孔延伸穿過控制電路30且電氣耦接位於控制電路30的下表面20一側的導電接墊34與位於控制電路30的上表面32一側的導電接墊36。通孔57能將高參考電位源VCC的電位帶到主動區53。
在本實施例中，導電層18接觸光電電路10、55的所有顯示像素Pix，導電層26接觸光電裝置10、55的所有顯示像素Pix。
製造光電裝置10或55的方法實施例包含製造顯示像素Pix，及個別將各顯示像素Pix安裝到電極層18上。根據一實施例，電極層18、26為所有顯示像素Pix共用，顯示像素Pix連接可簡化，而無需極準確地把各顯示像素Pix放到電極層18上。此有利於以低成本施行更快的技術，將顯示像素Pix排列在電極層18上。另外，由於各顯示像素的發光二極體整合到顯示像素Pix的光電電路40，故可減少光電裝置10或55組裝期間欲進行的移轉次數。在本實施例中，每一顯示像素Pix可包含內存像素標識符的記憶體。製造方法可包含校準階段，其中各顯示像素Pix的位置係依標識符復位。操作時，資料則可依標識符傳輸到像素。
第5圖圖示光電裝置10或55的簡化俯視圖，說明顯示像素Pix可能無法非常精確排列，例如行列完美對齊，某些顯示像素Pix可能相對行列方向傾斜。
在前述實施例中，電極層18連接至所有顯示像素Pix，且以不間斷層形式延伸越過大部分或甚至全部的支撐件12。
就各顯示像素Pix，控制電路30能接收控制信號及依接收控制信號來控制顯示像素的發光二極體，特別係顯示像素發射光的色光、飽和度和亮度。
根據一實施例，控制信號可藉由調節電壓VE 而傳輸到顯示像素Pix的控制電路30。
第6圖圖示處理單元58，用於接收控制信號COM且能供應光電裝置10、55電壓VE 而供電給顯示像素Pix，顯示像素Pix由控制信號COM調節。處理單元58可對應專用電路，或可包含處理器，例如微處理器或微控制器，以執行儲存於記憶體的電腦程序指令。
各顯示像素Pix的控制電路30可藉由解調電壓VE 來擷取控制信號COM。控制電路30接著決定控制信號COM是否定址於此。例如，可令標識符與各顯示像素Pix相聯，解調電壓VE 所得控制信號COM可包含控制信號為顯示像素而設的標識符。
有利地，可對顯示像素Pix進行主動定址。實際上，各控制電路30可控制維持顯示像素的顯示性質，特別係色光、飽和度和亮度，直到接收新控制信號為止。
第7圖圖示另一光電裝置60的實施例簡化俯視圖，包含光電裝置10或55的所有元件，其中電極層18分成在支撐件12上延伸的平行導電條帶62，第7圖繪示三條帶為例。至少一列顯示像素Pix分布於各導電條帶62。較佳地，多列顯示像素Pix分布於各導電條帶62，第7圖繪示以導電條帶62代表三列顯示像素Pix為例。
根據另一實施例，電極層18及/或電極層26可分成不同電極條帶。根據又一實施例，電極層26亦可分成平行導電條帶。當電極層18、26各自分成條帶時，電極層18的條帶較佳具有實質和電極層26的條帶一樣的尺寸，電極層26的各條帶實質覆蓋電極層18的單一條帶。根據再一實施例，顯示像素Pix可共用電極層18或26之一，而另一電極18或26分成平行導電條帶。在電極層18、26分成包夾顯示像素組件的堆疊條帶實施例中，藉由相異調節各顯示像素組件的電壓VE ，可並行傳輸不同控制信號。此能並行傳輸用於各顯示像素Pix組件的控制信號。如此可降低電磁輻射的調節頻率及/或加快傳輸資料的速率。
第8圖係又一光電裝置65的實施例局部簡化俯視圖，其中電極層18分成沿列方向延伸的導電條帶62，其中電極層26分成沿行方向延伸的導電條帶66，此稱作行電極。俯視看來，至少一顯示像素Pix排列在各列電極62與各行電極66間的交叉處，及連接至列電極62和行電極66。例如，在第8圖中，俯視看來，三個顯示像素Pix提供在各列電極62與各行電極66間的交叉處。根據一實施例，於各列電極62與各行電極66交叉處的顯示像素Pix可形成待顯示影像的像素。此能在顯示像素Pix之一有缺陷的情況下取得備份。應注意就各顯示像素Pix，顯示像素Pix的整個下表面未必接觸列電極62，及/或顯示像素Pix的整個上表面未必接觸行電極66。意即顯示像素Pix可橫跨列電極62和條帶間相鄰區域，及/或顯示像素Pix可橫跨行電極66和條帶間相鄰區域
根據另一實施例，沉積在很大長度/連續表面時錯縱複雜的透明條帶66可由不連續區域形成，其中顯示像素連接在一起，不連續區域由金屬軌道相連。此有利於容易形成上電極及改善導電性。
第9圖係光電裝置65的實施例局部簡化俯視圖，單一顯示像素Pix提供於各列電極62與各行電極66交叉處。
如第9圖所示，各導電條帶66的寬度較佳大於顯示像素Pix沿列方向量測的尺寸，各導電條帶62的寬度較佳大於顯示像素Pix沿行方向量測的尺寸，尤可避免短路。如此，對於各列，顯示像素Pix可屬非完美對齊列。同樣地，對於各行，顯示像素Pix可屬非完美對齊行。
第10圖係光電裝置65的變型局部簡化俯視圖，其中金屬閘極67形成在各上透明導電條帶66上面並接觸透明導電條帶66，顯示像素Pix位於金屬閘極67的開口68的水平面。此能在不妨礙顯示像素Pix發射輻射下改善導電性。
第11圖係光電裝置65的另一變型局部簡化俯視圖，其中金屬閘極69沿各透明導電條帶66形成並接觸透明導電條帶66，以助於在不阻擋光線下有利電流傳導。
第12A圖至第12L圖係以製造第1圖所示光電裝置10的另一方法實施例的相繼步驟製得結構的局部簡化剖面圖。
第12A圖圖示在支撐件70上形成半導體層堆疊71後所得結構，在第12A圖中由下往上包含半導體層72、主動層74和半導體層76。半導體層72可具有和前述半導體層52、54一樣的組成。主動層74可具有和前述主動層50一樣的組成。半導體層76可具有和前述半導體層48一樣的組成。晶種層可提供在支撐件70與半導體層72之間。較佳地，支撐件70與半導體層72間無晶種層。
第12B圖圖示在界定光電電路40的發光二極體LED及形成導電接墊42後所得結構。界定發光二極體LED可藉由蝕刻半導體層72、主動層74和半導體層76，以就各光電電路40的各發光二極體LED，界定半導體層52、主動層50和半導體層48。所行蝕刻可為乾蝕刻，例如利用氯和氟基電漿、反應離子蝕刻（RIE）。半導體層72的未蝕刻部分形成前述半導體層54。導電接墊42可藉由沉積導電層至整個所得結構上面及移除導電接墊42外側的部分導電層而得。所得為包含複數個光電電路40的複製品（尚未完成）的光電電路78，第12B圖圖示兩個複製品。
第12C圖圖示在製造包含複數個預定控制電路30的複製品（尚未完成）的電子電路80後及恰在接合電子電路80與光電電路78前所得結構，特別係利用習知積體電路製造方法的步驟。組裝電子電路80與光電電路78的方法可包含焊接或分子鍵結操作。
第12D圖圖示在支撐件70中形成壁面46後所得結構。壁面46可藉由蝕刻支撐件70的開口82而形成。
第12E圖圖示在形成光致發光塊44後所得結構。光致發光塊44可使用接合陣列中的半導體奈米晶體膠體分散液填充某些開口82而形成，例如利用所謂添加法、使用樹脂填充某些開口82。所謂添加法可包含在預定位置直接印刷膠體分散液，例如利用噴墨印刷、氣溶膠印刷、微型印刷、凹版印刷、絲網印刷、柔版印刷、噴塗或滴鑄。根據另一實施例，光致發光塊44可在製造壁面46前形成。
第12F圖圖示在使用接合材料85來接合第12E圖所示光致發光塊44側的結構與支撐件84（亦稱作把柄（handle））後所得結構。
第12G圖圖示在薄化把柄84對側的電子電路80的基板後所得結構。
第12H圖圖示在把柄84對側的電子電路80形成控制電路30的導電接墊34後所得結構。
第12I圖圖示在分離電子電路80的控制電路30和光電電路78的光電電路40後所得結構。從而可界定顯示像素Pix，同時仍與把柄84接合。
第12J圖圖示在接合若干顯示像素Pix與支撐件12後所得結構。在本實施例中，二導電條帶62繪示於支撐件12。接觸導電條帶62的顯示像素Pix接合導電條帶62。未接觸導電條帶62的顯示像素Pix不接合支撐件12。例如，各顯示像素Pix可透過分子鍵結或利用接合材料接合導電條帶62，特別係導電環氧膠。
第12K圖圖示在分離接合支撐件12的顯示像素Pix的把柄84後所得結構。分離可利用雷射剝離進行。第12J圖及第12K圖所示實施例能同時將複數個顯示像素Pix接合支撐件12。
依一變型，在第12I圖所示步驟後，可自把柄84分離顯示像素Pix，及施行「取放」法，此法包含個別把各顯示像素Pix放到支撐件12上。
第12L圖圖示在形成絕緣層24和電極層26後所得結構。絕緣層24可由化學氣相沉積（CVD）、電漿加強化學氣相沉積（PECVD）或陰極濺射沉積。電極層26可由CVD、PECVD、ALD、陰極濺射或蒸鍍沉積。
第13A圖至第13E圖係以製造第3圖所示光電裝置55的又一方法實施例的相繼步驟製得結構的局部簡化剖面圖。
第13A圖圖示在實行先前第12A圖至第12I圖所述步驟後所得結構。
第13B圖圖示在顯示像素Pix側邊形成各顯示像素Pix的絕緣層56後所得結構。絕緣層56可由化學氣相沉積（CVD）、電漿加強化學氣相沉積（PECVD）、原子層沉積（ALD）或陰極濺射沉積。此可先共形沉積，再選擇性蝕刻。
第13C圖圖示在支撐件12上接合顯示像素Pix後所得結構，例如實行先前第12J圖及第12K圖所述步驟。
第13D圖圖示在如先前第12L圖所述形成絕緣層24後所得結構。
第13E圖圖示在如先前第12L圖所述形成第二電極層26後所得結構。有利地，各顯示像素Pix側邊存有絕緣層56能防止電極層26與導電元件間形成電接觸，在缺少絕緣層56的情況下，將暴露於顯示像素Pix側邊。絕緣層24的厚度則不需精確定義。
第14圖圖示以製造光電電路10的變型方法製得結構，其中在先前第12H圖所述步驟後，移除把柄84，導電條帶86形成於相對發光二極體LED的壁面46末端。此能改善壁面46與電極層26間的電氣連接。導電條帶86例如至少部分由鋁、銀、銅或鋅製成。導電條帶86的厚度可為50 nm至2 mm。
第15圖係類似第3圖的另一光電電路90的實施例，包含所有光電電路55的元件，差別在於電極層26不覆蓋顯示像素Pix，連接半導體層54的導電接墊36以形成側向隔絕通孔的連接元件92取代，通孔與半導體層48和主動源層50相交並止於半導體層54且在半導體層48外側的導電接墊中延伸。另外，每一顯示像素Pix包含絕緣層94，絕緣層覆蓋光致發光塊44和壁面46相對半導體層54的末端，控制電路30的導電接墊36接觸第二電極層26，控制電路30包含耦接導電接墊34與導電接墊36的通孔57。
本實施例能耦接第二電極層26與高參考電位源VDD及耦接電極層18與低參考電位源，同時使用控制電路30，控制電路的主動區位於控制電路30的上表面32側。實際上，低參考電位GND經由通孔57帶到發光二極體LED的陰極，通孔57耦接導電接墊34與連接至連接元件92的導電接墊36，高參考電位VCC由連接電極層26的導電接墊36帶到控制電路30的主動區。
第16A圖至第16K圖係以製造第15圖所示光電裝置90的另一方法實施例的相繼步驟製得結構的局部簡化剖面圖。
本製造方法實施例包含下列步驟： - 如先前第12A圖所述，在支撐件70上形成導電層72、74、76（第16A圖）； - 如先前第12B圖所述，形成發光二極體LED和導電接墊42（第16B圖），及形成連接元件92； - 如先前第12C圖所述，接合電子電路80（第16C圖）； - 如先前第12D圖所述，形成壁面46（第16D圖），及分離光電電路40； - 如先前第12E圖所述，形成光致發光塊44（第16E圖）； - 如先前第13B圖所述，形成絕緣層56至各光電電路40的側壁（第16F圖）； - 如先前第12F圖所述，就各光電電路40，形成絕緣層94並覆蓋光致發光塊44和壁面46，及接合把柄84（第16G圖）； - 如先前第12G圖及第12H圖所述，薄化電子電路80的基板、形成通孔57，及形成導電接墊34（第16H圖）； - 如先前第13B圖所述，分離電子電路30（第16I圖），及形成絕緣層56至電子電路30的側壁； - 如先前第12J圖所述，接合若干顯示像素Pix與支撐件12（第16J圖）；及 - 類似先前第12KL圖所述，形成絕緣層24和電極層26（第16K圖），差別在於電極層26不覆蓋顯示像素Pix的光電電路40。
第17圖及第18A圖分別為類似第1圖及第2圖的另一光電電路95的實施例剖面圖和俯視圖。裝置95包含光電電路90的所有元件，差別在於導電條帶66像導電條帶62一樣排列在支撐件12上，導電條帶62、66例如為平行。絕緣層24則不存在。就各顯示像素Pix，顯示像素30的控制電路30包含通孔96，通孔延伸穿過控制電路30、側向隔離控制電路的其餘部分且電氣耦接形成於控制電路30的下表面20一側的導電軌道98與位於控制電路30的上表面32一側的導電區100，並覆蓋上絕緣層102。通孔96能將高參考電位源VCC供應電位帶到控制電路30的上表面32。
第18B圖係第18A圖的變型，其中導電條帶62沿各列顯示像素Pix排列，導電條帶66沿各行顯示像素Pix排列。電絕緣塊97插置在導電條帶62與66間的導電條帶交叉處。
第19A圖至第19J圖係以製造第17圖、第18A圖及第18B圖所示光電裝置95的又一方法實施例的相繼步驟製得結構的局部簡化剖面圖。
本製造方法實施例包含下列步驟： - 如先前第14A圖所述，在支撐件70上形成導電層72、74、76（第19A圖）； - 如先前第14B圖所述，形成發光二極體LED和導電接墊42（第19B圖），及形成連接元件92； - 如先前第14C圖所述，接合電子電路80（第19C圖），電子電路80於表面32一側特別包含導電區100； - 如先前第14D圖所述，形成壁面46（第19D圖），及分離光電電路40； - 如先前第14E圖所述，形成光致發光塊44（第19E圖）； - 如先前第15B圖所述，形成絕緣層56至各光電電路40的側壁（第19F圖）； - 如先前第14F圖所述，就各光電電路40，形成絕緣層94並覆蓋光致發光塊44和壁面46，及接合把柄84（第19G圖）； - 如先前第14G圖及第14H圖所述，薄化電子電路80的基板、形成通孔57、96，及形成導電接墊34、98（第19H圖）； - 如先前第15B圖所述，分離電子電路30（第19I圖），及形成絕緣層56至電子電路30的側壁；及 - 如先前第14J圖所述，接合若干顯示像素Pix與支撐件12（第19J圖），差別在於導電接墊34接觸導電條帶62，導電接墊98接觸導電條帶66。
茲已描述特定實施例。熟諳此技術者將可輕易作出各種更動與潤飾。另外，具不同變型的各種實施例已描述如上。應注意各種實施例的各式元件和變型當可結合。
10‧‧‧光電裝置 12‧‧‧支撐件 14、16‧‧‧表面 18‧‧‧電極層 20、22‧‧‧表面 24‧‧‧絕緣層 26‧‧‧電極層 30‧‧‧電子/控制電路 32‧‧‧表面 34、36、42‧‧‧導電接墊 40‧‧‧光電電路 41‧‧‧堆疊 44‧‧‧光致發光塊 46‧‧‧壁面 48、52、54‧‧‧半導體層 50‧‧‧主動層 53‧‧‧主動區 55‧‧‧光電裝置 56‧‧‧絕緣層 57‧‧‧通孔 58‧‧‧處理單元 60、65‧‧‧光電裝置 62、66‧‧‧導電條帶 67、69‧‧‧閘極 68‧‧‧開口 70‧‧‧支撐件 71‧‧‧堆疊 72、76‧‧‧半導體層 74‧‧‧主動層 78‧‧‧光電電路 80‧‧‧電子電路 82‧‧‧開口 84‧‧‧把柄 85‧‧‧接合材料 90、95‧‧‧光電電路 92‧‧‧連接元件 94‧‧‧絕緣層 96‧‧‧通孔 97‧‧‧絕緣塊 98‧‧‧導電軌道 100‧‧‧導電區 102‧‧‧絕緣層
前述及其他特徵和優點將結合附圖詳述於下面非限定特定實施例敘述，其中：
第1圖及第2圖分別為光電裝置實施例的局部簡化側剖面圖和俯視圖；
第3圖係另一光電裝置實施例的剖面圖；
第4A圖係第1圖及第3圖所示光電裝置的顯示像素等效電圖；
第4B圖及第4C圖係類似第4A圖的電圖，包括光電裝置控制電路實施例；
第5圖係第1圖及第3圖所示光電裝置的局部簡化俯視圖，用以說明光電裝置製造方法的優點；
第6圖圖示控制第1圖或第3圖所示光電裝置；
第7圖至第11圖係其他光電裝置實施例的局部簡化俯視圖；
第12A圖至第12L圖係以製造第1圖所示光電裝置的另一方法實施例的相繼步驟製得結構的局部簡化側剖面圖；
第13A圖至第13E圖係以製造第3圖所示光電裝置的又一方法實施例的相繼步驟製得結構的局部簡化側剖面圖；
第14圖係以製造第1圖或第3圖所示光電裝置的再一方法實施例的步驟製得結構的剖面圖；
第15圖係又一光電裝置實施例的剖面圖；
第16A圖至第16K圖係以製造第15圖所示光電裝置的另一方法實施例的相繼步驟製得結構的局部簡化剖面圖；
第17圖及第18A圖分別為另一光電裝置實施例的局部簡化剖面圖和俯視圖；
第18B圖係第18A圖的變型；及
第19A圖至第19J圖係以製造第17圖及第18圖所示光電裝置的又一方法實施例的相繼步驟製得結構的局部簡化側剖面圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
10‧‧‧光電裝置
12‧‧‧支撐件
14、16、20、22、32‧‧‧表面
18、26‧‧‧電極層
24‧‧‧絕緣層
30‧‧‧電子/控制電路
34、36、42‧‧‧導電接墊
40‧‧‧光電電路
41‧‧‧堆疊
44‧‧‧光致發光塊
46‧‧‧壁面
48、52、54‧‧‧半導體層
50‧‧‧主動層

Claims (19)

  1. 一種光電裝置(10；55)，包含：一支撐件(12)；至少一第一導電層(18)，覆蓋該支撐件；多個顯示像素電路(Pix)，接合該第一導電層，每一顯示像素電路包含一第一表面和相對的一第二表面(20、22)、一各自的電子電路(30)及一各自的光電電路(40)，該電子電路包含該第一表面和相對該第一表面的一第三表面(32)，該第一表面接合該第一導電層，該光電電路(40)接合該第三表面且包含至少二個發光二極體(LED)，各發光二極體包含多個電極，各發光二極體的該等電極中的至少一電極由該第三表面連接至該電子電路，該光電電路進一步包含覆蓋該等發光二極體的多個光致發光塊(44)及圍繞該等光致發光塊的多個導電或半導體壁面(46)；及至少一第二導電層(26)，電氣耦接該等顯示像素電路中的至少一顯示像素電路。
  2. 如請求項1所述之光電裝置，其中該第二導電層(26)至少部分覆蓋該等顯示像素電路(Pix)中的該至少一顯示像素電路。
  3. 如請求項2所述之光電裝置，其中該第二導電層(26)電氣耦接該等顯示像素電路中的該至少一顯 示像素電路的該等壁面(46)。
  4. 如請求項1所述之光電裝置，其中就該等顯示像素電路(Pix)中的該至少一顯示像素電路而言，該第二導電層(26)接觸該電子電路(30)位於該第三表面(32)側上的一導電接墊(36)。
  5. 如請求項1所述之光電裝置，其中該第二導電層(26)在該支撐件(12)上擴展，以及其中就該等顯示像素電路(Pix)中的該至少一顯示像素電路而言，該第二導電層(26)接觸該電子電路(30)位於該第一表面(20)側上的一導電接墊(98)。
  6. 如請求項1至4中任一項所述之光電裝置，進一步包含一第一電絕緣層(24)，覆蓋該等顯示像素電路(Pix)間的該第一導電層(18)並插設在該第一電絕緣層與該第二導電層(26)之間。
  7. 如請求項1所述之光電裝置，其中就各顯示像素電路(Pix)而言，進一步包含一第二電絕緣層(56)，覆蓋該顯示像素電路側。
  8. 如請求項1所述之光電裝置，其中就各顯示像素電路(Pix)而言，該顯示像素電路的該光電電路(40)包含一第一半導體層(54)來支撐該等壁面(46)與該等光致發光塊(44)，且就各發光二極體而言，一堆疊(41)安置在該等光致發光塊對側的該第一半導體 層上且包含一第一導電類型的一第二摻雜半導體層(52)、一主動層(50)和一第二導電類型的一第三摻雜半導體層(48)，該第二導電類型與該第一導電類型相反，該等堆疊為不同。
  9. 如請求項8所述之光電裝置，其中就各堆疊(41)而言，每一顯示像素電路(Pix)包含一導電接墊(42)，該導電接墊接觸該第一半導體層(54)並接合該顯示像素電路的該電子電路(30)。
  10. 如請求項1所述之光電裝置，包含覆蓋該支撐件(12)的至少二個第一個別導電層(62)，該等顯示像素電路中的顯示像素電路(Pix)接合各自的第一導電層，該裝置進一步包含至少二個第二導電層(66)，各自電氣耦接該等顯示像素電路中的電子電路(30)。
  11. 如請求項10所述之光電裝置，其中該二個第一導電層(62)和該二個第二導電層(66)具有平行條帶形狀。
  12. 一種製造光電裝置(10；55)的方法，包含下列步驟：a)製造多個顯示像素電路(Pix)，該等顯示像素電路包含一第一表面和相對的一第二表面(20、22)，以及該等顯示像素電路各包含一各自的電子電路(30)及一各自的光電電路(40)，該電子電路包含該第一表面 和相對該第一表面的一第三表面(32)，該光電電路(40)接合該第三表面且包含至少二個發光二極體(LED)，各發光二極體包含多個電極，各發光二極體中該等電極的至少一電極由該第三表面連接至該電子電路，該光電電路進一步包含覆蓋該等發光二極體的多個光致發光塊(44)及圍繞該等光致發光塊的多個導電或半導體壁面(46)；b)製造一支撐件(12)，以至少一第一導電層(18)覆蓋該支撐件；c)接合各顯示像素電路的該電子電路的該第一表面(20)與該第一導電層；及d)形成至少一第二導電層(34)，該第二導電層電氣耦接該等顯示像素電路的至少一顯示像素電路。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該第二導電層(26)至少部分覆蓋該等顯示像素電路(Pix)中的該至少一顯示像素電路。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該第二導電層(26)電氣耦接該等顯示像素電路中的該至少一顯示像素電路的該等壁面(46)。
  15. 如請求項12所述之方法，其中就該等顯示像素電路(Pix)中的該至少一顯示像素電路而言，該第二導電層(26)接觸該電子電路(30)位於該第三表面 (32)側上的一導電接墊(36)。
  16. 如請求項13所述之方法，其中該第二導電層(26)在該支撐件(12)上擴展，以及其中就該等顯示像素電路(Pix)中的該至少一顯示像素電路而言，該第二導電層(26)接觸該電子電路(30)位於該第一表面(20)側上的一導電接墊(98)。
  17. 如請求項13至15中任一項所述之方法，在該步驟c)與該步驟d)之間包含下列步驟：形成一第一電絕緣層(24)，覆蓋在該等顯示像素電路(Pix)間的該第一導電層(18)並插設在該第一電絕緣層與該第二導電層(26)之間。
  18. 如請求項13所述之方法，在該步驟c)之前包含下列步驟：就各顯示像素電路(Pix)而言，進一步形成一第二電絕緣層(52)來覆蓋該顯示像素電路側。
  19. 如請求項13所述之方法，其中該步驟a)包含下列步驟：就各發光二極體(LED)而言，形成一堆疊(41)，該堆疊安置在一第一半導體層(54)上且包含一第一導電類型的一第二摻雜半導體層(52)、一主動層(50)和一第二導電類型的一第三摻雜半導體層(48)，該第二導電類型與該第一導電類型相反，該等堆疊為不同。
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