微发光二极管显示装置的制作方法

1.本公开涉及一种微发光二极管显示装置。


背景技术：

2.微发光二极管((micro light-emitting diode,μled)具有良好的稳定性与寿命，同时具有低耗能、高解析度以及高色彩饱和度的优势。
3.然而，随着微发光二极管元件的特征尺寸缩小，如何有效地实现巨量转移(mass transfer)成为提高生产量的瓶颈。举例来说，巨量转移时若无法精准地拾取元件进而妥善地放置，导致元件倾斜甚至倾倒而造成发光二极管元件无法正常驱动，以至于目前微发光二极管显示装置的制造良率偏低。
4.因此，如何提出一种可解决上述问题的微发光二极管显示装置，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本公开的一个目的在于提出一种可有解决上述问题的微发光二极管显示装置。
6.本公开是有关于一种微发光二极管显示装置包含电路基板、第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件以及导电层。电路基板具有第一电极接垫、第二电极接垫以及第三电极接垫。第一发光元件、第二发光元件以及第三发光元件位于电路基板上，且分别具有第一电极与第二电极。第一发光元件的第一电极电连接于第一电极接垫。第二发光元件的第一电极电连接于第二电极接垫。第一发光元件的第二电极与第二发光元件的第二电极为连续的材料层。第三发光元件的第一电极电连接于第三电极接垫。第三发光元件的第二电极分离于第一发光元件的第二电极与第二发光元件的第二电极。导电层电连接于第一发光元件的第二电极、第二发光元件的第二电极以及第三发光元件的第二电极。
7.在一些实施方式中，第一发光元件、第二发光元件以及第三发光元件分别具有第一半导体层、第二半导体层以及位于第一半导体层与第二半导体层之间的发光层，第一发光元件的第二半导体层与第二发光元件的第二半导体层为连续的半导体材料层，第三发光元件的第二半导体层分离于第一发光元件的第二半导体层与第二发光元件的第二半导体层。
8.在一些实施方式中，第一发光元件的第一半导体层、第二发光元件的第一半导体层以及第三发光元件的第一半导体层为n型半导体层与p型半导体层中的一个，第一发光元件的第二半导体层、第二发光元件的第二半导体层以及第三发光元件的第二半导体层为n型半导体层与p型半导体层中的另一个。
9.在一些实施方式中，微发光二极管显示装置进一步包含一电极接垫，设置于电路基板中，导电层电连接于电极接垫，形成电接触。
10.在一些实施方式中，微发光二极管显示装置进一步包含一电极接垫，设置于电路
基板外，导电层电连接于电极接垫，形成电接触。
11.在一些实施方式中，微发光二极管显示装置进一步包含平坦层，位于电路基板与导电层之间，且侧向围绕第一发光元件、第二发光元件以及第三发光元件。
12.在一些实施方式中，微发光二极管显示装置进一步包含一电极接垫，设置于电路基板中，平坦层具有导电通孔，导电层与电极接垫通过导电通孔形成电接触。
13.在一些实施方式中，微发光二极管显示装置进一步包含一电极接垫，设置于电路基板外，导电层电连接于电极接垫，形成电接触。
14.在一些实施方式中，第三发光元件的侧向宽度大于第一发光元件的侧向宽度与第二发光元件的侧向宽度。
15.在一些实施方式中，第一发光元件与第二发光元件的材料包含氮化铟镓。
16.在一些实施方式中，第三发光元件的材料包含磷化铝铟镓。
17.综上所述，于本公开中的一些实施方式的微发光二极管显示装置中，通过第一发光元件的第二电极和/或第二半导体层以及第二发光元件的第二电极和/或第二半导体层形成的连续材料层，增加发光元件结构的稳定性，因此可以在巨量转移时，降低发光元件自基板剥离(peeling)的风险。具体来说，特征尺寸相对小的第一发光元件与第二发光元件包含相同的材料，在制造过程中，第一发光元件与第二发光元件同时形成，同时两者的第二电极和/或第二半导体层形成为连续的材料层，并将第一发光元件与第二发光元件连接在一起，如此一来，形成的结构具有较大的侧向宽度、较小的高宽比，相较于原本高宽比极大的单个发光元件，较不易在转移后于基板上倾倒，导致接合失败。此外，所形成的结构可减少巨量转移的次数，减少巨量转移所耗费的成本与时间，相较于目前常见的微发光二极管显示装置能达到简化工艺的效果。
18.本公开的这些与其他方面通过结合附图对优选实施例进行以下的描述，本公开的实施例将变得显而易见，但在不脱离本公开的新颖概念的精神和范围的情况下，可以进行其中的变化和修改。
附图说明
19.附图示出了本公开的一个或多个实施例，并且与书面描述一起用于解释本公开的原理。在所有附图中，尽可能使用相同的附图标记指代实施例的相似或相同元件，其中：
20.图1为示出根据本公开一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
21.图2为示出根据本公开一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
22.图3为示出根据本公开一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
23.图4为示出根据本公开一实施方式的微发光二极管显示装置沿着图3中的线段4的局部剖面图。
24.图5为示出根据本公开一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
25.图6为示出根据本公开一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
26.图7为示出根据本公开一实施方式的微发光二极管显示装置沿着图6中的线段7的局部剖面图。
27.图8为示出根据本公开另一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
28.图9为示出根据本公开另一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
29.图10为示出根据本公开另一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
30.图11为示出根据本公开另一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
31.图12为示出根据本公开另一实施方式的微发光二极管显示装置的局部剖面图。
32.图13为示出根据本公开另一实施方式的微发光二极管显示装置沿着图12中的线段13的局部剖面图。
33.附图标记如下：
34.4,7,13:线段
35.100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000:显示装置
36.101:电路基板
37.102:第一电极接垫
38.103:第二电极接垫
39.104:第三电极接垫
40.105:第一发光元件
41.105a,106a,107a:第一电极
42.105b,106b,107b:第一半导体层
43.105c,106c,107c:发光层
44.105d,106d,107d:第二半导体层
45.105e,106e,107e:第二电极
46.106:第二发光元件
47.107:第三发光元件
48.110:导电层
49.111:电极接垫
50.112:绝缘层
51.113:平坦层
52.114:导电通孔
53.115:对向基板
54.w1,w2,w3:宽度
具体实施方式
55.以下公开内容现在在此将通过附图及参考数据被更完整描述，一些示例性的实施例被示出在附图中。本公开可以被以不同形式实施并且不应被以下提及的实施例所限制。但是，这些实施例被提供以帮助更完整的理解本公开的内容并且向本领域的技术人员充分传达本公开的范围。相同的参考标号会贯穿全文指代相似元件。
56.在本公开的一些实施方式中，μled元件为垂直结构，且以磷化铝镓铟(aluminum gallium indium phosphide,alingap)为红色μled元件的半导体层材料，氮化铟镓(indium gallium nitride,ingan)为蓝色μled元件与绿色μled元件的半导体层材料。
57.由于alingap属于四元合金，相对于ingan具有较长的少数载流子扩散长度(minority carrier diffusion length)和较高的表面复合速度(surface recombination velocity)，因此alingap的内部量子效率(internal quantum efficiency,iqe)较ingan
低，导致在微缩的过程中，alingap的发光效率降低的速度较ingan快，因此为了维持所需的发光效率，在本公开的一些实施方式中，红色μled元件具有较蓝色μled元件与绿色μled元件大的特征尺寸。这种差异尤其体现在μled元件的侧向宽度，意味着蓝色μled元件与绿色μled元件具有较红色μled元件大的高宽比，因此在没有额外支撑的情况下，蓝色μled元件与绿色μled元件较红色μled元件容易倾倒或剥离(peeling)。
58.因此，在本公开的一些实施方式提出的显示装置中，通过蓝色μled元件与绿色μled元件共用电极和/或半导体层的方式，克服蓝色μled元件与绿色μled元件高宽比较大所导致的问题。
59.请参照图1，其为根据本公开一实施方式的显示装置100的局部剖面图。如图1中所示，微发光二极管显示装置100包含电路基板101、第一发光元件105、第二发光元件106、第三发光元件107、绝缘层112以及导电层110。第一发光元件105、第二发光元件106以及第三发光元件107皆位于电路基板101上。
60.电路基板101具有第一电极接垫102、第二电极接垫103以及第三电极接垫104。第一发光元件105具有第一电极105a与第二电极105e。第一发光元件105的第一电极105a电连接于第一电极接垫102。第二发光元件106具有第一电极106a与第二电极106e。第二发光元件106的第一电极106a电连接于第二电极接垫103。第一发光元件105的第二电极105e与第二发光元件106的第二电极106e为连续的材料层。换言之，第二电极105e与第二电极106e为一体成形的结构。第三发光元件107的第一电极107a电连接于第三电极接垫104。第三发光元件107的第二电极107e分离于第一发光元件105的第二电极105e与第二发光元件106的第二电极106e。
61.如此一来，通过一体成形的第二电极105e与第二电极106e，第一发光元件105与第二发光元件106连接在一起，整体结构的高宽比减少，因此增加了巨量转移时结构的支撑性，增加接合的良率。
62.在一些实施方式中，第一发光元件105与第二发光元件106分别为绿色μled元件与蓝色μled元件，第三发光元件107则为红色μled元件。如上所述，由于使用alingap的红色μled元件具有微缩瓶颈，在一些实施方式中，第三发光元件107的侧向宽度w3大于第一发光元件105的侧向宽度w1与第二发光元件106的侧向宽度w2，如图1中所示。
63.在工艺上，使用ingan为材料的蓝色μled元件与绿色μled元件同时成形在例如蓝宝石基板(sapphire substrate)的半导体基板上，并且同时进行巨量转移，因此可以将巨量转移的总次数由原先的三次减少到两次。
64.除此之外，μled元件随着特征尺寸缩小，在维修或替换的过程中，容易碰撞到邻近的元件，例如其他μled元件或驱动元件等，因此在本公开的一些实施方式的显示装置中，通过连接蓝色μled元件与绿色μled元件，可以使得元件的替换更加容易且快速。
65.如图1中所示，绝缘层112侧向地围绕第一发光元件105、第二发光元件106以及第三发光元件107，导电层110电连接于第一发光元件105的第二电极105e、第二发光元件106的第二电极106e以及第三发光元件107的第二电极107e。
66.如图1中所示，第一发光元件105具有第一半导体层105b、第二半导体层105d以及发光层105c。发光层105c位于第一半导体层105b与第二半导体层105d之间。第二发光元件106具有第一半导体层106b、第二半导体层106d以及发光层106c。发光层106c位于第一半导
体层106b与第二半导体层106d之间。第三发光元件107具有第一半导体层107b、第二半导体层107d以及发光层107c。发光层107c位于第一半导体层107b与第二半导体层107d之间。
67.在一些实施方式中，第一发光元件105的第一半导体层105b、第二发光元件106的第一半导体层106b以及第三发光元件107的第一半导体层106b为n型半导体与p型半导体中的一个，而第一发光元件105的第二半导体层105d、第二发光元件106的第二半导体层106d以及第三发光元件107的第二半导体层107d为n型半导体与p型半导体中的另一个。举例来说，当第一发光元件105的第一半导体层105b为p-ingan，第二发光元件106的第一半导体层106b为p-ingan，第三发光元件107的第一半导体层107b为p-alingap时，第一发光元件105的第二半导体层105d为n-ingan，第二发光元件106的第二半导体层106d为n-ingan，第三发光元件107的第二半导体层107d为n-alingap。
68.如图1中所示，显示装置100进一步包含电极接垫111，设置于电路基板101中。如上所述，导电层110电连接于第二电极105e、第二电极106e以及第二电极107e，并电连接于电极接垫111。
69.在一些实施方式中，电极接垫111设置于电路基板101之外，如图2中所示。图2为示出根据本公开一实施方式的显示装置200的局部剖面图。显示装置200进一步包含一对向基板115，电极接垫111设置于对向基板115中。同样地，导电层110电连接于第二电极105e、第二电极106e以及第二电极107e，并电连接于对向基板115中的电极接垫111。
70.请参照图3，其为根据本公开一实施方式的显示装置300的局部剖面图。显示装置300相较于显示装置100的差异在于显示装置300进一步包含平坦层113。如图3中所示，平坦层113位于电路基板101与导电层110之间，并且侧向围绕第一发光元件105、第二发光元件106以及第三发光元件107。
71.通过平坦层113，可以补足第一发光元件105的第二电极105e、第二发光元件106的第二电极106e以及第三发光元件107的第二电极107e与电路基板101之间的高低落差，避免导电层110形成的结构产生断层，破坏导电层110与第二电极105e、第二电极106e、第二电极107e以及电极接垫111之间的电接触。在一些实施方式中，平坦层113的材料包含超高穿(ultra high aperture,uha)材料。
72.显示装置300所包含的电极接垫111，设置于电路基板101中。为了使导电层110能与电路基板101中的电极接垫111形成电接触，平坦层113具有导电通孔114，导电层110与电极接垫111通过导电通孔114形成电接触，如图3与图4中所示。图4为显示装置300沿着图3中的线段4示出的局部剖面图。
73.应当理解，本领域技术人员可按需求使显示装置包含任意数量的电极接垫111与对应数量的导电通孔114，并且保持在本公开的范围内，如图5中所示。图5为示出根据本公开一实施方式的显示装置400的局部剖面图。显示装置400相较于显示装置300的差异在于显示装置400包含两电极接垫111与两导电通孔114，以防其中一个电极接垫111或导电通孔114失效，破坏导电层110与电极接垫111之间的电接触。
74.在具有平坦层113的实施方式中，电极接垫111也可以设置于电路基板101外，如图6与图7中所示。图6与图7分别为示出根据本公开一实施方式的显示装置500的局部剖面图与沿着图6中的线段7示出的局部剖面图。显示装置500进一步包含一对向基板115，电极接垫111设置于对向基板115中。同样地，导电层110电连接于第二电极105e、第二电极106e以
及第二电极107e，并电连接于对向基板115中的电极接垫111。
75.请参照图8，其为根据本公开另一实施方式的显示装置600的局部剖面图。如图8中所示，显示装置600与显示装置100的结构相似，然而，在显示装置600中，第一发光元件105的第二半导体层105d与第二发光元件106的第二半导体层106d为连续的半导体材料层，举例来说，连续的ingan层。而第三发光元件107的第二半导体层107d分离于第一发光元件105的第二半导体层105d与第二发光元件106的第二半导体层106d。
76.同理，请参照图9，其为根据本公开另一实施方式的显示装置700的局部剖面图。如图9中所示，显示装置700与显示装置200的结构相似，惟差异在于，在显示装置700中，第一发光元件105的第二半导体层105d与第二发光元件106的第二半导体层106d为连续的半导体材料层。
77.同理，请参照图10，其为根据本公开另一实施方式的显示装置800的局部剖面图。如图10中所示，显示装置800与显示装置300的结构相似，惟差异在于，在显示装置800中，第一发光元件105的第二半导体层105d与第二发光元件106的第二半导体层106d为连续的半导体材料层。
78.同理，请参照图11，其为根据本公开另一实施方式的显示装置900的局部剖面图。如图11中所示，显示装置900与显示装置400的结构相似，惟差异在于，在显示装置900中，第一发光元件105的第二半导体层105d与第二发光元件106的第二半导体层106d为连续的半导体材料层。
79.请参照图12与图13，其为根据本公开另一实施方式的显示装置1000的局部剖面图与沿着图12中的线段13示出的局部剖面图。如图12中所示，显示装置1000与显示装置500的结构相似，惟差异在于，在显示装置1000中，第一发光元件105的第二半导体层105d与第二发光元件106的第二半导体层106d为连续的半导体材料层。进一步来说，如图13中所示，第一发光元件105的第二半导体层105d与第二发光元件106的第二半导体层106d为一体成形的结构。
80.以上对于本公开的具体实施方式的详述，可以明显地看出，于本公开中的一些实施方式的微发光二极管显示装置中，通过第一发光元件的第二电极和/或第二半导体层以及第二发光元件的第二电极和/或第二半导体层形成的连续材料层，增加发光元件结构的稳定性，因此可以在巨量转移时，降低发光元件自基板剥离的风险。具体来说，特征尺寸相对小的第一发光元件与第二发光元件包含相同的材料，在制造过程中，第一发光元件与第二发光元件同时形成，同时两者的第二电极和/或第二半导体层形成为连续的材料层，并将第一发光元件与第二发光元件连接在一起，如此一来，形成的结构具有较大的侧向宽度、较小的高宽比，相较于原本高宽比极大的单个发光元件，较不易在转移后于基板上倾倒，导致接合失败。此外，所形成的结构可减少巨量转移的次数，减少巨量转移所耗费的成本与时间，相较于目前常见的微发光二极管显示装置能达到简化工艺的效果。
81.前面描述内容仅对于本公开的示例性实施例给予说明和描述，并无意穷举或限制本公开所公开的发明的精确形式。以上教示可以被修改或者进行变化。
82.被选择并说明的实施例是用以解释本公开的内容以及他们的实际应用从而激发本领域的其他技术人员利用本公开及各种实施例，并且进行各种修改以符合预期的特定用途。在不脱离本公开的精神和范围的前提下，替代性实施例将对于本公开所属领域的技术
人员来说为显而易见者。因此，本发明的范围是根据所附发明权利要求而定，而不是被前述说明书和其中所描述的示例性实施例所限定。

技术特征：
1.一种微发光二极管显示装置，包含：一电路基板，具有一第一电极接垫、一第二电极接垫以及一第三电极接垫；一第一发光元件，位于该电路基板上，具有一第一电极与一第二电极，其中该第一发光元件的该第一电极电连接于该第一电极接垫；一第二发光元件，位于该电路基板上，具有一第一电极与一第二电极，其中该第二发光元件的该第一电极电连接于该第二电极接垫，该第一发光元件的该第二电极与该第二发光元件的该第二电极为连续的一材料层；一第三发光元件，位于该电路基板上，具有一第一电极与一第二电极，其中该第三发光元件的该第一电极电连接于该第三电极接垫，该第三发光元件的该第二电极分离于该第一发光元件的该第二电极与该第二发光元件的该第二电极；以及一导电层，电连接于该第一发光元件的该第二电极、该第二发光元件的该第二电极以及该第三发光元件的该第二电极。2.如权利要求1所述的微发光二极管显示装置，其中该第一发光元件、该第二发光元件以及该第三发光元件分别具有一第一半导体层、一第二半导体层以及位于该第一半导体层与该第二半导体层之间的一发光层，该第一发光元件的该第二半导体层与该第二发光元件的该第二半导体层为连续的一半导体材料层，该第三发光元件的该第二半导体层分离于该第一发光元件的该第二半导体层与该第二发光元件的该第二半导体层。3.如权利要求2所述的微发光二极管显示装置，其中该第一发光元件的该第一半导体层、该第二发光元件的该第一半导体层以及该第三发光元件的该第一半导体层为n型半导体层与p型半导体层中的一个，该第一发光元件的该第二半导体层、该第二发光元件的该第二半导体层以及该第三发光元件的该第二半导体层为n型半导体层与p型半导体层中的另一个。4.如权利要求1所述的微发光二极管显示装置，进一步包含一电极接垫，设置于该电路基板中，该导电层电连接于该电极接垫，形成一电接触。5.如权利要求1所述的微发光二极管显示装置，进一步包含一电极接垫，设置于该电路基板外，该导电层电连接于该电极接垫，形成一电接触。6.如权利要求1所述的微发光二极管显示装置，进一步包含一平坦层，位于该电路基板与该导电层之间，且侧向围绕该第一发光元件、该第二发光元件以及该第三发光元件。7.如权利要求6所述的微发光二极管显示装置，进一步包含一电极接垫，设置于该电路基板中，该平坦层具有一导电通孔，该导电层与该电极接垫通过该导电通孔形成一电接触。8.如权利要求6所述的微发光二极管显示装置，进一步包含一电极接垫，设置于该电路基板外，该导电层电连接于该电极接垫，形成一电接触。9.如权利要求1所述的微发光二极管显示装置，其中该第三发光元件的一侧向宽度大于该第一发光元件的一侧向宽度与该第二发光元件的一侧向宽度。10.如权利要求9所述的微发光二极管显示装置，其中该第一发光元件与该第二发光元件的材料包含氮化铟镓。11.如权利要求9所述的微发光二极管显示装置，其中该第三发光元件的材料包含磷化铝铟镓。

技术总结
一种微发光二极管显示装置，包含电路基板、第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件以及导电层。电路基板具有第一电极接垫、第二电极接垫以及第三电极接垫。第一发光元件、第二发光元件以及第三发光元件位于电路基板上且分别具有第一电极与第二电极。第一发光元件、第二发光元件以及第三发光元件的第一电极分别电连接于第一电极接垫、第二电极接垫以及第三电极接垫。第一发光元件的第二电极与第二发光元件的第二电极为连续的半导体材料层。导电层电连接于第一发光元件的第二电极、第二发光元件的第二电极以及第三发光元件的第二电极。极。极。


技术研发人员：黄朝琨 黄国烜 陈玠鸣 简伯儒 廖达文
受保护的技术使用者：友达光电股份有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/9/6