TWI838712B - 減少次像素干擾的微型led以及製造方法 - Google Patents

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Abstract

本案描述了一種製造微型LED顯示器之方法，其包括以下步驟：在具有複數個微型LED之基板上沉積第一材料，使得複數個微型LED由第一材料覆蓋，並且第一材料填充橫向分離微型LED之縫隙；從橫向分離複數個微型LED之縫隙移除第一材料之部分，以形成延伸至微型LED之發光層或延伸至其下方的溝槽；在基板上沉積第二材料，使得第二材料覆蓋第一材料並延伸進溝槽中；以及在複數個微型LED上移除第一及第二材料之部分以暴露複數個微型LED的頂表面，並使得隔離壁豎直地高於第一材料之頂表面延伸。第二材料係不透明材料。

Description

減少次像素干擾的微型LED以及製造方法
本說明書係關於產生微型LED顯示器，且特定言之係關於使用次像素之間的不透明材料的微型LED顯示器。
一種發光二極體(light-emitting diode; LED)面板使用LED陣列，其中各個LED提供單個可控之像素元件。此種LED面板可用於電腦、觸控板裝置、個人數位助理(personal digital assistant; PDA)、行動電話、電視監視器等。
與OLED相比，使用基於III-V半導體技術的微尺度LED（亦稱為微型LED）的LED面板將具有多種優勢，例如更高的能效、亮度及壽命，以及顯示器堆疊中更少的材料層，此可以簡化製造。然而，製造微型LED面板存在挑戰。具有不同顏色發射（例如，紅色、綠色、及藍色像素）之微型LED需要透過單獨的製程在不同的基板上製造。將多個顏色之微型LED裝置整合在單個面板上需要拾放步驟，以將微型LED裝置從其原始供體基板傳送至目標基板。這通常涉及LED結構之改良或製造製程，諸如引入犧牲層以易於模具釋放。此外，對放置精度的嚴格要求（例如，小於1 um）限制了產量、最終產出率或兩者。
繞過拾放步驟之替換方法為在基板上之特定像素位置選擇性地沉積顏色變換劑（例如，量子點、奈米結構、螢光材料或有機物質），此基板由單色微型LED製造。單色微型LED可產生相對短的波長光，例如紫光或藍光，並且顏色變化劑可將此短波長光變換為較長的波長光，例如，紅色或綠色像素的紅光或綠光。例如，微型LED可在紫外線波長範圍（UV微型LED）內發光，並且發光量子點(quantum dot; QD)粒子可在UV微型LED上分層以形成將UV逆光變換成基礎色（例如，紅色、綠色及藍色）的次像素。四個QD/UV微型LED次像素之陣列，分別發射紅光、綠光、藍光、及白光，形成顯示器之像素。
在一個態樣中，一種製造微型LED顯示器之方法包括以下步驟：在具有複數個微型LED之基板上沉積第一材料，使得複數個微型LED由第一材料覆蓋，並且第一材料填充橫向分離微型LED的縫隙；從橫向分離複數個微型LED之縫隙移除第一材料之部分，以在第一材料中形成延伸至微型LED之發光層或其下方的溝槽；在基板上沉積第二材料，使得第二材料覆蓋第一材料並延伸進第一材料中的溝槽中；以及移除在複數個微型LED上的第一及第二材料之部分以暴露複數個微型LED中的每一者的頂表面，並使得位於複數個微型LED之間的縫隙中的第二材料的複數個隔離壁豎直地高於第一材料之頂表面延伸。第二材料係不透明材料。
實施方式可包括以下特徵中之一或多者。第一材料可為光阻材料或重新分配層材料。第三材料可為金屬，並且第四材料可為光阻材料。在移除微型LED上的第三材料期間，第四材料可在隔離壁上提供遮罩。
在另一態樣中，一種製造微型LED顯示器之方法包括以下步驟，在具有複數個微型LED之基板上沉積第一材料，使得複數個微型LED及暴露在複數個微型LED之間的基板由第一材料之第一共形層覆蓋，在基板上沉積第二材料，使得第二材料覆蓋第一材料並填充橫向分離微型LED之縫隙，從橫向分離複數個微型LED之縫隙移除第二材料之一部分，以在第二材料中形成延伸至第一材料之共形層的溝槽，此第一共形層覆蓋複數個微型LED之間的暴露基板，在第二材料上沉積第三材料，使得第二材料及第一材料之暴露表面由第三材料之第二共形層覆蓋，在第三材料上沉積第四材料，使得第四材料延伸進第三材料中的溝槽中，以及移除在微型LED上的第四及第三材料之一部分，以暴露微型LED之頂表面，並使得位於微型LED之間的縫隙中之第三材料及第四材料的隔離壁豎直地高於第一材料之頂表面延伸，。第四材料係不透明材料。
實施方式可包括以下特徵中之一或多這個。第一材料可為介電常數大於4之介電材料。第三材料可為金屬。第四材料可為不透明或透明的。
在另一態樣中，一種顯示螢幕包括背板、與背板電整合之發光二極體陣列、及複數個隔離壁。發光二極體被配置為發出第一波長範圍中的UV光。複數個隔離壁形成於發光二極體陣列中之相鄰發光二極體之間的背板上，其中隔離壁藉由縫隙與發光二極體分隔開並在發光二極體上方延伸。複數個隔離壁由一不透明材料形成，此不透明材料對第一波長範圍中的光的透射率小於1%。
實施方式可包括以下特徵中之一或多者。第一波長範圍可從320nm至400nm。複數個隔離壁可接觸背板。填料材料可為正性光阻劑。不透明材料可為光阻劑。填料材料可為正性光阻劑。第一材料可為光阻劑。第一材料可為負性光阻劑。第一材料可為金屬。
在另一態樣中，一種顯示螢幕包括背板、與背板電整合之發光二極體陣列、及複數個隔離壁。發光二極體被配置為發出第一波長範圍中的UV光。複數個隔離壁形成於發光二極體陣列中之相鄰發光二極體之間的背板上，其中隔離壁與發光二極體分隔開並在發光二極體上方延伸。複數個隔離壁包括第一材料，及一塗層，其覆蓋第一材料 在發光二極體上方延伸之至少一部分。塗層為不透明第二材料，其對第一波長範圍內的光的透射率小於1%。
實施方式可包括以下特徵中之一或多者。塗層可能不在發光二極體陣列之頂表面下方延伸。塗層可能在發光二極體陣列之頂表面下方延伸。介電層可包括氮化矽。
在另一態樣中，一種顯示螢幕包括背板、與背板電整合之發光二極體陣列、及複數個隔離壁。發光二極體被配置為發出第一波長範圍中的UV光。複數個隔離壁形成於發光二極體陣列中之相鄰發光二極體之間的背板上，其中複數個隔離壁與發光二極體分隔開並在發光二極體上方延伸。複數個隔離壁包括在發光二極體之頂表面下方具有基本上豎直的側表面之下部部分，及在發光二極體之頂表面上方具有傾斜側表面的上部部分。
實施方式可包括以下特徵中之一或多者。複數個隔離壁可包括第一材料，及一塗層，其覆蓋第一材料在發光二極體陣列上方延伸之至少一部分。塗層可為不透明第二材料，其對第一波長範圍內的光的透射率小於1%。
實施方式的優勢可包括但不限於以下一或多者。整個顯示亮度及色域可藉由減少光損失、次像素之間的顏色干擾、及顏色變換層沉積精度來改良。此製程可增大不透明材料厚度的可能範圍，以實現次像素之間的增大不透明度。額外材料，諸如金屬、介電質、或光阻層，可在不透明材料之前或之後分層，以提高不透明層的效能。可以注意，不透明材料可包括反射性材料及吸收性材料兩者。
一或多個實施例之細節在附圖及下文具體描述中闡明。其他特徵、態樣、及優勢將從說明書、圖式、及申請專利範圍變得顯而易見。
一種製造微型LED顯示器的技術包括固化UV微型LED元件上方的顏色變換層。隔開的顏色變換層與下方的微型LED的組合形成次像素，並且兩個或更多個次像素（例如三個或四個次像素）之陣列形成可見像素，該陣列發射不同顏色的可見光，例如紅色、綠色、藍色、及/或白色（或其他原色）。
不透明材料可以分離次像素，以阻止一個次像素中的微型LED發射的光激勵相鄰次像素中之顏色變換層中的發射，從而導致顯示圖像中的次像素光學串擾及顏色偏移。不透明材料還可以在次像素形成步驟期間防止相鄰顏色變換層的固化。特別地，需要「次像素/像素隔離」架構來保持顏色純度（例如，R為R，G為G，且B僅為B）。由於以下因素：（1）UV微型LED照射進相鄰的顏色次像素，導致不同顏色變換器的非預期光致發光，（2）B發射，導致相鄰的R及G次像素光致發光，以及類似地，G發射導致相鄰R次像素光致發光，且最後，（3）相鄰次像素中分配的顏色變換器的非預期固化，導致相鄰次像素在自對準固化之製造步驟期間被錯誤的顏色變換器污染，此種顏色純度在使用具有顏色變換層的UV微型LED的顯示架構中可能受到影響。
希望使用發射UV光的微型LED，以及將發射的UV光轉換為基礎色（例如，紅色、綠色、及藍色）的顏色變換層。儘管目前用於微型LED顯示器生產的不透明材料在可見光範圍內的透射率較低（例如，小於1%），但此低透射率不一定延伸至UV範圍。因此，使用UV發射微型LED及顏色變換層之LED顯示器的用途仍然會受到干擾。此外，若將發射UV之微型LED用於顏色變換層之自對準固化，即，可以固化無意中沉積在相鄰次像素（例如綠色）上的一種顏色（例如，紅色）的顏色變換材料，從而導致成品顯示器中的顏色混合並改變感知色域，而無需此種「不透明」材料來實現像素/次像素之間的光學隔離。
為了適應現有不透明材料的使用，同時防止次像素之間的發射干擾，可以使用額外的製造步驟來減少次像素之間的可見光及UV透射。作為一基礎製程，所沉積之不透明材料之一次塗層比其基板上之底層UV微型LED更厚。在顏色變換層隨後依次沉積到次像素中之前，以光微影方式移除UV微型LED上方區域中的不透明材料。不透明材料可以延伸到沉積的顏色變換層上方，以進一步分隔每個次像素的發射輪廓。
第1A圖描繪了UV微型LED（微型LED）陣列100之示例部分，包括由不透明壁104分隔之十六個次像素102。四個次像素102之陣列發射不同顏色的光，例如紅色、綠色、藍色、及/或白色（或其他原色）光，並形成像素101。然而，下文描述的技術適用於使用較少數量顏色（例如，兩種或三種顏色）、或較大數量顏色、或不同色域的顯示器。此外，下文描述的技術進一步適用於所有類型的像素及次像素架構的顯示器。
不透明壁104形成於相鄰的次像素102之間，並提供光學（例如光）隔離，以在生產期間局部固化次像素102中顏色變換層108，並在操作期間減少隔離之顏色變換層108之間的光學干擾。不透明壁104可為聚合物，例如光阻劑、金屬、或另一種材料（例如聚合物）底層壁上的金屬塗層。除了不透明之外，壁104可以反射，例如，對底層微型LED發射的光及顏色變換層108發射的光具有大於50%的反射率，例如，大於90%的反射率。在此情況下，壁104應為另一種材料（例如聚合物）底層壁上的金屬或金屬塗層。此種材料並非反射性的，而可為光學吸收性的。
例如，不透明壁104可由在光學波長範圍（例如，380 nm至780 nm）內具有高光學密度（例如，0.3 μm-1至0.5 μm-1）的黑色負性光阻材料組成，例如，Daxin黑色矩陣。如第1A圖所示，不透明壁104可以由各次像素102形成矩形陣列，儘管通常其他陣列幾何形狀，例如六邊形或偏移矩形陣列，亦是可能的。第1A圖包括表示第1C圖之剖視圖的線106。
第1B圖為說明支撐在與背板120（例如，基板）之電連接上的微型LED次像素102的個别組件的剖視圖。各次像素102包括微型LED 110及覆蓋此微型LED之顏色變換層108。各微型LED 110包括一發光層112（例如，半導體層）、主動層114、以及導電觸點116a，b。發光層112可為n摻雜半導體層（例如，n摻雜氮化鎵(n-GaN)），並且主動層114可為p摻雜半導體層（例如，p摻雜氮化鎵(n-GaN)）。在一些實施方式中，主動層114可以進一步包括多量子阱(multiple quantum well; MQW)層。各微型LED 110之觸點116a、116b與所製造的背板120電連接，以包括電路系統及電觸點來控制每個微型LED 110。
第1C圖為說明由不透明壁104分隔開之三個次像素102的剖視圖，此不透明壁由不透明材料105製成並具有實心矩形剖面。一般而言，藉由背板120之控制電路系統啟動微型LED 110時，此微型LED產生UV光（例如，在365 nm與405 nm之間），此UV光被發射到顏色變換層108中。顏色變換層108可包括顏色變化劑，例如量子點、奈米結構、螢光材料或有機物質，以吸收發射的第一波長的UV光，並在第二更長波長中重新發射光。例如，顏色變換層108可以包括在特定的色譜中重新發射的顏色變化劑。例如，紅色波長光譜（例如，620 nm至750 nm，或590 nm至620 nm）用於紅色次像素，或綠色波長光譜（例如，495 nm至570 nm，或510 nm至550 nm）用於綠色次像素。
如第1C圖所示，不透明壁104橫向分離相鄰的次像素102並突出到相應顏色變換層108之頂表面上。假設在UV光範圍內足夠不透明的材料可用，則不透明壁104之橫向寬度足以阻止從一個次像素102發射之UV光的透射刺激相鄰次像素102之顏色變換層108，同時仍滿足次像素間距要求。不透明壁104之產生步驟由以下步驟組成：用一或多個不透明材料105層將微型LED 110及背板120塗覆至大於微型LED 110之頂表面的深度，之後進行溫度或光依賴性曝光，以固化不透明材料105。在微型LED 110之發光層112上方移除不透明材料105之部分，使得僅保留此不透明材料105的壁104。
製造製程有利於由聚合物（例如光阻劑）形成壁104。然而，考慮到對次像素間距（例如，~10 μm）的限制以及因此對壁104厚度的限制，可用不透明聚合物材料105來形成不透明壁104可能不會完全阻止由微型LED 110發射之UV光的透射（例如，經由不透明壁104之寬度的透射率小於1%）。
壁104之厚度亦可取決於用於形成壁104的材料105性質。第1C圖之壁104被顯示為矩形隔離壁，其中拐角形成直角（例如，90°），其描述「豎直地」輪廓。或者，材料105可以形成梯形壁104，其縱橫比由離基板最近的隔離壁基底寬度(wb)及微型LED 110上方隔離壁之頂峰寬度(wp)來定義。wp＞wb（頂峰比基底寬）的壁104被認為形成「負凹入」輪廓，而wp＜wb（頂峰比基底窄）的壁被認為形成「正凹入」（或錐形）輪廓。豎直地或正凹入剖面壁104可藉由增加壁104靠近微型LED次像素102之發光層112的厚度來進一步減少內阱透射。
本文揭示了用於生產微型LED次像素102之陣列100的方法，其利用額外的生產方法及材料來進一步隔離各次像素102之發射。
第2A圖至第2E圖描述了一種使用除不透明材料105（例如，第二材料）外的下填充材料（例如，第一材料）的方法，其有益地減少相鄰次像素102之間的干擾，並增加微型LED 110至背板120的電觸點116a,b的耐用性。如第2A圖所示，在將示例微型LED 210連接至背板220之後，將下填充層230沉積在微型LED 210上使得下填充層230填充橫向分離微型LED 210之縫隙，並將微型LED 210之發光層覆蓋至一深度。例如，微型LED 210之發光層的暴露表面可在基板上方具有10 μm的高度，並且下填充層230材料可以沉積到20 μm的深度，從而覆蓋微型LED 210。下填充層230亦可以流入微型LED 210與背板220之間的豎直地縫隙，例如，用於圍繞微型LED 210之底部上的接合面，從而穩定與背板220之連接並減少操作中的熱應力。下填充層230可以藉由旋塗、槽模塗、或噴塗、或其組合沉積。沉積方法可能取決於材料的組成物。
在一些實施方式中，微型LED 210之寬度可以為30 μm，並且高度可高出背板220之頂表面10 μm。相鄰微型LED 210之間的距離可為10 μm，總微型LED 210間距為40 μm。下填充層230可以沉積到20 μm的深度，從而將微型LED 210覆蓋至10 μm的深度。
在一些實施方式中，下填充層230為光阻材料，在光微影術中用於在表面上形成圖案化塗層的光敏材料。在一些實施方式中，光阻材料為正性光阻材料，例如，曝光後將由曝光區域中的顯影劑移除的光敏材料。使用正性光阻材料作為下填充層230之另一優點包括較低的熱膨脹係數，從而提高了操作期間微型LED 210與背板220之間的電連接耐用性，同時微型LED 210正在產生熱量。另外，微型LED 210下方攜帶之空氣在操作期間加熱時會膨脹，並會損壞與背板220之觸點。下填充層230將空氣從微型LED 210下方轉移，並防止熱膨脹損壞。在一些實施方式中，下填充層230可阻止由微型LED 210發射之UV光的至少一部分。這可以減少背板220組件（諸如薄膜電晶體）的UV曝光。
在一些實施方式中，下填充層230為重新分配層(redistribution layer; RDL)材料，諸如聚合物介電材料，例如，正性光阻劑。
如第2B圖所示，隨後移除下填充層230之部分。移除方法可取決於沉積之材料，但一般而言，光微影方法可用於移除光阻劑。例如，可使用正性光阻材料（例如，SPR® 220、AZ® 10XT、AZ® 40XT、或AZ® 9260）。UV光可直接穿過遮罩來曝光光阻劑，並且此遮罩可以阻止與微型LED 210對應之區域（而非微型LED 210之間的縫隙）中的光，並且顯影劑可以移除曝光部分。例如，遮罩可由透明晶圓（諸如玻璃、石英等）製成，並用覆蓋對應於微型LED 210之區域的圖案化金屬層塗覆。或者，可以使用負性光阻材料，並且遮罩可以阻止與橫向縫隙對應之區域（而非微型LED 210）中的光，並且顯影劑可以移除未曝光部分。移除下填充層230之部分會在微型LED 210之間的橫向縫隙中形成溝槽，其延伸至微型LED 210之發光層212或延伸至其下方。在一些實施方式中，溝槽可延伸至背板220之部分並曝光此等部分。
現在參看第2C圖，使用上文揭示之方法沉積不透明材料205以覆蓋下填充層230，填充溝槽並將任一曝光背板220覆蓋至高於下填充層230之頂表面的一高度。不透明材料205為用於第1B圖之不透明壁104的材料，例如，黑色負性光阻劑。不透明材料205透過依賴於材料的方式固化，諸如熱固化或遮蔽之UV固化。
在固化步驟之後，移除不透明材料205在微型LED 210上方之部分，如第2D圖所示，直到暴露下填充層230在微型LED 210上方的頂表面230a。剩餘不透明材料205在相鄰之覆蓋的微型LED 210之間的橫向間隔中形成不透明材料205的豎直地隔離壁205a。這些不透明材料205之隔離壁205a延伸至下填充層230之頂表面230a上方的一高度。隔離壁可以具有均質組成物，例如，不透明材料205可以具有均質組成物。
如第2E圖所示，在一些實施方式中，視情況移除覆蓋了發光層212之頂表面的剩餘下填充層230可以增加從底層微型LED 210的光提取。此時，顏色變換材料可以沉積到阱240上，此阱由下填充層230上方之間隔限定並在壁205a之間。
第3A圖至第3E圖說明另一種製造下填充層230及不透明材料205的方法。第3A圖至第3E圖之製程類似於第2A圖至第2E圖之製程，下文說明除外。如第3A圖及第3B圖所示，沉積下填充層230，使其高於背板220之厚度等於不透明材料壁的總期望高度。在下填充層230中形成溝槽232之後，沉積不透明材料205以填充溝槽。高於下填充層230之不透明材料，即在下填充層230及填充有不透明材料的溝槽上方的不透明材料，藉由平坦化製程（例如，電漿蝕刻）移除，直到暴露下填充層230之頂表面，從而在微型LED 210上方形成阱240。在沉積顏色變換材料之前，可以使用光微影方法移除下填充層230在微型LED 210上方剩下的部分。
在一些實施方式中，如第4A圖至第4C圖所示，可以添加不透明材料的層302，以在移除第二材料204之後進一步減少微型LED 210之間的光學干擾。第4A圖示出了第2D圖或第3D圖在從下填充層230之頂表面移除材料205之後的佈置。沉積不透明材料以覆蓋下填充層230及第二材料205的暴露表面。
層302之不透明材料的不透明度可能高於第二材料205的不透明度。特別地，若第三材料足夠不透明，則柱205a的材料205不需要特別不透明，這可以顯著增加相容材料的範圍，且從而提高易製造性。例如，若不透明材料為不透明的，例如透光率＜1%，則第二材料205可能幾乎透明（例如，透射率＞95%）。在一些實施方式中，不透明材料對光學波長具有反射性。在一些實施方式中，不透明材料為一金屬（例如，金屬層），諸如鋁、金、銀、鉑、或其合金。
層302可以沉積在保形層中，例如，在整個暴露表面上具有大體均勻的深度，並且相比於隔離壁205a及下填充層可以相對較薄，例如，在50 nm與300 nm之間。層可以使用金屬沉積技術沉積，諸如電漿輔助化學氣相沉積(plasma-assisted chemical vapor deposition; PCVD)、熱蒸發、或電子束沉積。取決於所使用的沉積技術，覆蓋隔離壁205a之豎直地表面的層302可能比覆蓋隔離壁205a之頂峰的層302更薄。不透明材料增加了光學反射率，從而增加了沉積的顏色變換層108的發射率，並減少穿過分離微型LED 110之隔離壁的寬度的透射率。
第4B圖描繪了光阻層304（例如，第四材料）之沉積，諸如用於覆蓋不透明材料層302的光阻材料（例如，正性或負性光阻材料）。當移除不透明材料層302之部分時，光阻層304提供遮罩。光阻層304被穿過遮罩的UV光曝光，並顯影以限定要移除之不透明材料的區域。這些區域對應於覆蓋之微型LED 210（但不包括隔離壁或微型LED 210之間的壁）。使用適當的技術（諸如濕式或乾式蝕刻）移除層302的不透明材料，並且第4C圖描繪了在移除微型LED 210之發光層212上方的層302及光阻層304的未遮蔽部分之後的最終配置。層302為第二材料204（例如，下填充層）提供額外保護，並進一步減少相鄰微型LED 210之間的光學干擾。若存在，則光阻層304在隔離壁頂部之部分亦可用於減少光學干擾。然而，在一些實施方式中，完全移除光阻層304在隔離壁頂部的部分。
在一些實施方式中，在第2A圖之下填充層230之前沉積額外保護材料，以塗覆背板220及電連接的微型LED 210，以防止對連接的損壞並將個別微型LED 210之電觸點進一步電隔離。例如，介電塗層可以將沉積以形成光阻障之部分的金屬層與背板電隔離。第5A圖至第5H圖描繪了一示例製程，其在第2A圖至第2E圖中描述的替代製程中分層額外的保護材料。
第5A圖描繪了底介電材料406層（例如，介電層）之沉積，用於塗覆微型LED 410之頂表面及橫向表面、及導電觸點416a,b以及背板420之暴露表面。例如，介電材料406可由諸如氮化矽(SiN)或氮化鋁(AlN)的氮化物材料或諸如二氧化矽(SiO 2)或氧化鋁(Al 2O 3)的氧化物材料組成。介電材料406可具有5或更大的介電常數（例如，5或更大、6或更大、或7或更大）。介電材料406可以沉積在符合微型LED 410特徵並包含其的薄層中（例如，100 nm與500 nm之間）。隨後沉積下填充材料430，如第5B圖所示，以覆蓋發光層412並填充相鄰微型LED 410之間的橫向縫隙。下填充材料430可為如上所述的任何材料。
第5C圖示出移除部分下填充材料430，以在相鄰微型LED 410之間的縫隙中形成溝槽並暴露塗覆背板420之介電材料406。使用上述方法移除下填充材料430。
如第5D圖所示，沉積不透明層402，例如反射層，以覆蓋背板420上暴露之下填充材料430及介電材料406的頂表面及橫向表面。不透明層402不需要填充微型LED 410之間的縫隙，並且可以留下將由額外的材料塗層填充的溝槽。不透明層402可以是導電的。不透明層402可以是金屬，例如鋁、金、銀、鉑、或其合金。
如第5E圖所示，溝槽由不透明壁材料404填充，並且不透明層402上方之任何多餘材料404（如第5F圖所示）例如藉由電漿蝕刻移除，從而暴露微型LED 410之發光表面上方的不透明層402。在移除材料404之後，使用溫度固化或UV固化來固化不透明壁材料404。
透過蝕刻技術移除微型LED 410上方的暴露的透明層402，從而得到第5G圖的圖示，其暴露了下填充材料430。移除下填充材料430之部分，從而在微型LED 410上方產生阱440。如第5H圖所示，可將下填充材料430移除至一深度，其暴露微型LED 410之發光表面上方的保護性介電材料406。微型LED 410頂表面下方（例如LED與背板之間）的下填充材料430無需移除。
移除下填充材料430可以將填充材料430的一部分保持為在不透明層402之豎直地表面上的塗層430a，其在微型LED 410上方延伸。例如，不透明層402之豎直地表面上的塗層430a可具有0.5 μm至2 μm範圍內的水平深度。塗層430a可增加不透明層402的結構穩定性。在一些實施方式中，微型LED 410上方的介電材料406可以視情況移除，以增加從微型LED 410的光提取。或者，可移除下填充材料430，而不在不透明層402之豎直表面上留下塗層。在一些實施方式中，如第5I圖所示，額外介電材料406沉積在隔離壁之頂表面及側表面上。
作為介電材料406之替代方案，可以沉積第一金屬層402a之額外層。在一些實施方式中，如第5J圖所示，從第5H圖之隔離壁的側表面移除不透明材料402。隨後，如第5K圖所示，將第一金屬層402a之額外層沉積在包括隔離壁之頂表面及側表面的暴露表面上及微型LED 410之發光層上。如第5L圖所示，光阻層405可以沉積到第5K圖之阱440區域中，其將不透明材料402層之頂表面覆蓋到一深度。在一些實施例中，光阻層405材料可以與下填充材料430之材料相同。
部分光阻層405可使用所述方法移除，以在微型LED 410上方產生阱440區域（第5M圖）。阱440區域限定了一遮罩，用於移除不透明材料402在微型LED 410之發光區域上方的部分。可移除（例如，蝕刻）不透明材料402並移除（例如，顯影）光阻層405之剩餘部分。在一些實施例中，部分光阻層405可保留在塗覆有不透明材料的豎直隔離壁表面上，如關於第5H圖所述。第5N圖描繪了終端佈置，其中不透明層402覆蓋壁材料404之頂表面及側表面，進一步減少相鄰微型LED 210之間的光學干擾。
或者，在一些實施方式中，第5E圖至第5N圖之空隙填充材料404可為透明或半透明材料，例如，透射率大於1%的材料，例如，透射率為1-50%的材料，而非不透明壁材料，以減少在所涉及材料的微影移除中曝光及顯影步驟的數量。例如，空隙填充材料404可為光阻材料，諸如SU-8。
作為第5A圖至第5N圖中所示步驟的替代製程，第6A圖至第6H圖描繪了一製程，其中可以在相鄰微型LED 210之間形成間隙隔離壁之前沉積額外的保護層。在第5A圖所示的底介電材料406（例如，介電層）沉積之後，沉積金屬層402b，例如反射層，以在背板420上覆蓋介電材料406之頂表面及橫向表面，如第6A圖所示。
如第6B圖所示，填充分隔微型LED 410的溝槽，並且微型LED 410由壁材料404覆蓋至一深度，類似於第5B圖的製程。不透明層404可另外下填充微型LED 410與背板420之間的縫隙，從而為微型LED 410與背板420之間的電觸點連接提供額外保護，而底介電材料406保持個別觸點的電絕緣。
參看第6C圖，如上文所述，移除材料404之部分，以在微型LED 410上方創建壁材料404之隔離壁及阱440，同時保持金屬層402b沿著微型LED 410之橫向表面及頂表面。如第6D圖所示，額外的金屬層402c沉積在壁材料404隔離壁之橫向表面及頂表面上以及微型LED410之頂表面上，從而覆蓋暴露的表面。額外金屬層402c(其為第二金屬層)可具有與金屬層402b相同的組成物或不同的組成物。
與第5K圖至第5N圖中所示的製程類似，第6D圖至第6H圖描繪了隔離壁上方第二金屬層的形成。在第6D圖中，額外的金屬層402c沉積在壁材料404隔離壁之暴露表面上，及覆蓋微型LED 410之介電材料406上。沉積額外金屬層402c會分隔壁材料404並形成隔離壁。將光阻層405(例如，正性光阻劑)在第二金屬層402c上沉積到一深度，從而覆蓋隔離壁頂部，如第6E圖所示。
第6F圖描繪了已顯影的光阻層405及已移除之微型LED 410上方的區域，從而產生阱440。使用剩餘的光阻層405作為遮罩，隨後移除微型LED 410上方的金屬層402b/c，露出發光表面，如第6G圖所示。隨後移除任意剩餘的光阻層405，如第6H圖所示，留下第一金屬層402a及第二金屬層402b，覆蓋壁材料404之隔離壁，其在微型LED 410之發光表面上方延伸。
在各種實施方式中，在微型LED 410之發光表面上方延伸的隔離壁材料404可以為傾斜的，例如，相對於背板420形成非90°角。第7A圖至第7F圖描繪了第6A圖至第6H圖之金屬化製程，其中隔離壁材料404傾斜。然而，這些技術可以應用於上述其他製程。
第7A圖描繪了第6B圖之後的製程，其中沉積壁材料404，以將由第一金屬層402a形成之微型LED 410之間的溝槽填充至一深度，但不填滿電觸點。曝光並顯影壁材料404，使得微LED的發光層下方的部分（例如頂面）具有基本豎直的側表面，並且發光層上方的上部（例如，頂部）形成傾斜的側表面。
第7B圖至第7F圖描繪了製程，其涉及：應用第二金屬層402b，比隔離壁更深的光阻層405；藉由曝光及顯影光阻層405形成金屬蝕刻遮罩；移除微型LED 410上方的第二金屬層402b；並最終移除剩餘的光阻層405。
已經描述了主張標的之特定實施例。其他實施例在以下申請專利範圍內。操作在附圖中以特定順序描述並在申請專利範圍中敘述，這不應理解為要求以所示的特定順序或循序執行此類操作，或要求執行所有圖示操作以實現期望的結果。例如，申請專利範圍中所述的動作可以以不同的順序執行，並且仍然可以實現期望的結果。作為一個實例，附圖中描述的製程不一定需要所示的特定順序或連續順序來實現期望的結果。
100:微型LED陣列 101:像素 102:四個次像素之陣列 104:不透明壁 105:不透明材料 106:線 108:顏色變換層 110:微型LED 112:發光層 114:主動層 116a:導電觸點 116b:導電觸點 120:背板 205:不透明材料 205a:豎直地隔離壁 210:微型LED 212:發光層 220:背板 230:下填充層 230a:頂表面 232:溝槽 240:阱 302:層 304:光阻層 402:不透明層 402a:第一金屬層 402b:金屬層 402b/c:金屬層 402c:金屬層 404:壁材料 405:光阻層 406:底介電材料 410:微型LED 412:發光層 416a:導電觸點 416b:導電觸點 420:背板 430:下填充材料 430a:塗層 440:阱
第1A圖為包括十六個次像素之QD/UV微型LED（微型LED）陣列的簡圖。
第1B圖為第1A圖之陣列之次像素的剖視圖，詳細說明了微型LED之組件。
第1C圖為第1A圖之陣列之三個次像素的剖視圖。
第2A圖至第2E圖說明了在微型LED顯示器中之次像素之間製造不透明壁的第一製程。
第3A圖至第3E圖說明了在微型LED顯示器中之次像素之間製造不透明壁的第二製程。
第4A圖至第4C圖說明了在微型LED顯示器中之次像素之間製造不透明壁的第三製程。
第5A圖至第5N圖說明了在微型LED顯示器中之次像素之間製造不透明壁的第四製程。
第6A圖至第6H圖說明了在微型LED顯示器中之次像素之間製造不透明壁的第五製程。
第7A圖至第7F圖說明了在微型LED顯示器中之次像素之間製造不透明壁的第六製程。
各種圖式中類似的元件符號及名稱表示類似的元件。
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
205:不透明材料
210:微型LED
212:發光層
220:背板
230:下填充層
240:阱

Claims (24)

  1. 一種製造微型LED顯示器之方法，包含以下步驟：在具有複數個微型LED的一基板上沉積一第一材料，使得該複數個微型LED由該第一材料覆蓋並且該第一材料填充橫向分離該等微型LED之縫隙；從橫向分離該複數個微型LED的該等縫隙移除該第一材料之一部分，以在該第一材料中形成延伸至該等微型LED之發光層或延伸至該等微型LED之發光層下方的溝槽；在該基板上沉積一第二材料，使得該第二材料覆蓋該第一材料並延伸進該第一材料中的該等溝槽中，其中該第二材料為一不透明材料；以及移除在該複數個微型LED上的該第一及第二材料之一部分，以暴露該複數個微型LED中之每一者的一頂表面，並使得位於該複數個微型LED之間的該等縫隙中之該第二材料的複數個隔離壁豎直地高於該第一材料之一頂表面延伸。
  2. 如請求項1所述之方法，其中移除在該等微型LED上的該第一及第二材料之一部分以暴露該等微型LED之頂表面的步驟進一步包括以下步驟：移除該等微型LED上方之該第二材料之該部分。
  3. 如請求項1所述之方法，其中移除該等微型LED上之該第一及第二材料之一部分以暴露該等微型 LED之頂表面的步驟包括以下步驟：跨越該等微型LED上及該等微型LED之間的縫隙上的區域移除該第二材料直到暴露該第一材料。
  4. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在該基板上沉積一第三材料，使得該第三材料覆蓋該第二材料之該等隔離壁之該等暴露的頂表面及該等微型LED之該等暴露的頂表面；在該第三材料上沉積一第四材料，使得該第三材料被覆蓋且由該第三材料塗覆之該第二材料的該等隔離壁之間的一區域被填充；以及移除在該等微型LED上的該第三材料及第四材料之一部分以暴露該等微型LED之頂表面。
  5. 一種製造微型LED顯示器之方法，包含以下步驟：在具有複數個微型LED的一基板上沉積一第一材料，使得該複數個微型LED及該複數個微型LED之間暴露的基板由該第一材料之一第一共形層覆蓋；在該基板上沉積一第二材料，使得該第二材料覆蓋該第一材料並填充橫向分離該等微型LED之縫隙；從橫向分離該複數個微型LED的該等縫隙移除該第二材料之一部分，以在該第二材料中形成延伸至該第一材料之該第一共形層的溝槽，該第一共形層覆蓋該該複數個微型LED之間的該暴露基板； 在該第二材料上沉積一第三材料，使得該第二材料及第一材料之暴露表面由該第三材料之一第二共形層覆蓋；在該第三材料上沉積一第四材料，使得該第四材料延伸進該第三材料中的該等溝槽中，其中該第四材料為一不透明材料；以及移除在該等微型LED上的該第四及第三材料之一部分，以暴露該等微型LED之頂表面，並使得位於該等微型LED之間的該等縫隙中之該第三材料及第四材料的隔離壁豎直地高於該第一材料之該第一共形層的一頂表面延伸。
  6. 一種顯示螢幕，包含：一背板；一發光二極體陣列，與該背板電整合，該發光二極體陣列被配置為發射在一第一波長範圍中的UV光；複數個隔離壁，形成於該發光二極體陣列中之相鄰發光二極體之間的該背板上，其中該等隔離壁藉由一縫隙與該等發光二極體分隔開並在該等發光二極體上方延伸，其中該複數個隔離壁由一不透明材料形成，該不透明材料對該第一波長範圍中之光的透射率小於1%；以及一填料材料，填充在該發光二極體陣列中之每個發光二極體與該複數個隔離壁之間的該縫隙，且該填料材料不覆蓋該發光二極體陣列中之每個發光二極體的一頂表面。
  7. 如請求項6所述之顯示螢幕，進一步包含在各發光二極體上的顏色變換層以將該第一波長範圍中的光變換成一第二波長範圍中的可見光。
  8. 如請求項6所述之顯示螢幕，其中該不透明材料提供具有一均質組成物的該等隔離壁。
  9. 如請求項6所述之顯示螢幕，其中該複數個隔離壁中的每個隔離壁具有一固體矩形剖面。
  10. 一種顯示螢幕，包含：一背板；一發光二極體陣列，與該背板電整合，該發光二極體陣列被配置為發射在一第一波長範圍中的UV光；以及複數個隔離壁，形成於該發光二極體陣列中之相鄰發光二極體之間的該背板上，其中該等隔離壁與該等發光二極體分隔開並在該等發光二極體上方延伸，其中該複數個隔離壁包括：一第一材料，及一塗層，覆蓋該第一材料在該等發光二極體上方延伸的至少一部分，其中該塗層為一不透明第二材料，其對於該第一波長範圍中的光的透射率小於1%。
  11. 如請求項10所述之顯示螢幕，進一步包含在各發光二極體上的顏色變換層以將該第一波長範圍中的光變換成一第二波長範圍中的可見光。
  12. 如請求項10所述之顯示螢幕，其中該塗層覆蓋該複數個隔離壁之側表面。
  13. 如請求項12所述之顯示螢幕，其中該塗層覆蓋該第一材料之一水平頂表面。
  14. 如請求項12所述之顯示螢幕，其中該塗層在該第一材料之一底表面下方延伸。
  15. 如請求項14所述之顯示螢幕，其中該塗層在該第一材料之一頂表面上方延伸。
  16. 如請求項10所述之顯示螢幕，進一步包含一介電層，該介電層共形覆蓋該發光二極體陣列。
  17. 如請求項16所述之顯示螢幕，其中該介電層共形地覆蓋該背板在相鄰發光二極體之間的一部分，並且該複數個隔離壁的各個第一材料藉由該介電層與該背板分隔。
  18. 如請求項10所述之顯示螢幕，進一步包含一填料材料，該填料材料填充在該發光二極體陣列與該複數個隔離壁之間的一縫隙。
  19. 如請求項18所述之顯示螢幕，其中該塗層在該第一材料的在該填料材料之一頂表面下方的一側表面上延伸。
  20. 如請求項10所述之顯示螢幕，包含一介電層，該介電層共形覆蓋該等隔離壁之該塗層。
  21. 一種顯示螢幕，包含：一背板；一發光二極體陣列，與該背板電整合，該發光二極體陣列被配置為發射在一第一波長範圍中的UV光；以及 複數個隔離壁，形成於該發光二極體陣列中之相鄰發光二極體之間的該背板上，其中該複數個隔離壁與該等發光二極體分隔開並在該等發光二極體上方延伸，其中該複數個隔離壁包括在該等發光二極體之一頂表面下方具有基本上豎直的側表面的一下部部分，及在該等發光二極體之該頂表面上方具有傾斜側表面的一上部部分。
  22. 如請求項21所述之顯示螢幕，其中該複數個隔離壁之該上部部分在該發光二極體陣列之該頂表面的一部分上方延伸。
  23. 如請求項21所述之顯示螢幕，其中在該發光二極體陣列之該頂表面處，該複數個隔離壁之該上部部分比該複數個隔離壁的該下部部分更寬。
  24. 如請求項23所述之顯示螢幕，其中在該複數個隔離壁之一頂部處，該複數個隔離壁之該上部部分比該複數個隔離壁的該下部部分更窄。
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