发光二极管显示器及其制造方法与流程

本发明涉及一种显示器及其制造方法，且特别涉及一种发光二极管显示器及其制造方法。

背景技术：

随着光电技术的演进，传统的白炽灯泡与荧光灯管已逐渐被新一代的固态光源例如是发光二极管(light-emittingdiode,led)所取代，其具有诸如寿命长、体积小、高抗震性、高光效率及低功率消耗等优点，因此已经广泛在家用照明及各种设备中作为光源使用。除了液晶显示器的背光模块与家用照明灯具已广泛采用发光二极管作为光源之外，近年来，发光二极管的应用领域已扩展至道路照明、大型户外看板、交通号志灯、uv固化及相关领域。发光二极管已经成为发展兼具省电及环保功能的光源的主要项目之一。

在led领域中，微型发光二极管(microled)具有高亮度、高对比、体积小及低耗电等优点，因此近年来逐渐受到重视。当微型发光二极管应用于在显示技术的领域中，以红、蓝、绿的微型发光二极管芯片当作显示子像素，将这些多个可独立发光的微型发光二极管芯片排列成显示画面的显示技术，即为微型发光二极管显示器的技术。

一般来说，微型发光二极管显示器是利用转置技术来将微型发光二极管设置在主动阵列基板上，然而巨量转置(masstransfer)工艺容易出现对位不准或是电极桥接不良的问题，进而造成微型发光二极管的分辨率无法提升及生产良率下降。

因此，如何改善电极桥接不良的问题，以提升发光二极管显示器的分辨率及生产良率，实为目前研发人员积极研究的课题之一。

技术实现要素：

本发明提供一种发光二极管显示器及其制造方法，其能够改善电极桥接不良的问题，使得发光二极管显示器具有较好的生产良率同时可以使显示器的分辨率可以提升。

本发明的发光二极管显示器的制造方法，其包括以下步骤：提供包括多个驱动元件的基板。转置多个发光单元于基板上，发光单元各自包括第一电极、第二电极和位于第一电极与第二电极间的发光结构。分别形成相对应的第一导体结构于发光单元上，第一导体结构分别与相对应的第一电极电性连接。于基板上形成绝缘层，绝缘层覆盖第一导体结构与第一电极且暴露出第二电极。以及于绝缘层上形成第二导体结构，使第二导体结构电性连接至第二电极，其中发光单元包括多个第一发光单元与多个第二发光单元，第一发光单元的第一导体结构电性连接相对应的第一电极和相对应的驱动元件，且第二发光单元的第一导体结构电性连接相对应的第一电极和相对应的第二电极。

在本发明的发光二极管显示器，其包括基板、第一发光单元、第二发光单元、多个第一导体结构、第一绝缘层以及第二导体结构。基板包括驱动元件和共用电极。第一发光单元设置于基板上，且第一发光单元包括第一电极、第二电极和配置于第一电极与该第二电极之间的第一发光结构。第二发光单元设置于基板上，且第二发光单元包括第三电极、第四电极和配置于第三电极与第四电极之间的第二发光结构。多个第一导体结构分别设置于第一发光单元和第二发光单元上，且第一电极通过相对应的第一导体结构与驱动元件电性连接，而第三电极通过相对应的第一导体结构与第四电极和共用电极电性连接。第一绝缘层设置于基板上，且第一绝缘层覆盖于第一电极之上。第二导体结构设置于第一绝缘层上且第二导体结构与第二电极和第四电极电性相连。

基于上述，在本发明的发光二极管显示器及其制造方法中，发光单元包括多个第一发光单元与多个第二发光单元，其中第一发光单元的第一导体结构电性连接相对应的第一电极和相对应的驱动元件，且第二发光单元的第一导体结构电性连接相对应的第一电极和相对应的第二电极。如此一来，第二发光单元可用来当作从基板桥接至第一发光单元的导线，故可避免桥接线路在第一发光单元的爬坡处(例如侧壁)产生断线的问题，并且显示区内用来设置桥接线路的空间也可缩减，致使发光二极管显示器具有良好的分辨率及生产良率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。

附图说明

图1a至图1d为本发明一实施例的发光二极管显示器的制造方法的剖面示意图。

图2为本发明一实施例的发光二极管显示器的俯视图。

图3为本发明另一实施例的发光二极管显示器的俯视图。

图4为本发明又一实施例的发光二极管显示器的俯视图。

图5为本发明再一实施例的发光二极管显示器的剖面示意图。

图6为本发明再一实施例的发光二极管显示器的剖面示意图。

附图标记说明：

100：基板

s：基材

tft：驱动元件

c1、c2：接触窗

il1、il2、il3、il3’：绝缘层

ce：共用电极

eu1、eu2：发光单元

e1、e1’：第一电极

e2：第二电极

les：发光结构

se1：第一半导体层

se2：第二半导体层

el：主动层

cs1：第一导体结构

cs2、cs2’：第二导体结构

aa：显示区

pa：周边区

led1、led2、led3：发光二极管显示器

具体实施方式

以下将参照本实施例的附图以更全面地阐述本发明。然而，本发明亦可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。附图中的层与区域的厚度会为了清楚起见而放大。相同或相似的参考号码表示相同或相似的元件，以下段落将不再一一赘述。另外，实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。此外，在各附图中使用相似或相同的元件符号来标示相似或相同元件或特征，且附图中如有与前一图相同的元件符号，则将省略其赘述。

图1a至图1d为本发明一实施例的发光二极管显示器的制造方法的剖面示意图。

首先，请参照图1a，提供基板100。在本实施例中，基板100可包括多个驱动元件tft，亦即，基板100可作为显示器的驱动阵列基板。驱动元件tft可以是主动元件或是被动元件(无源元件)。举例来说，主动元件可以是薄膜晶体管；而被动元件可以是二极管。在本实施例中，基板100可包括基材s、绝缘层il1、多个驱动元件tft以及多个接触窗c1。

在本实施例中，驱动元件tft可设置于基材s上。基材s的材料可为玻璃、石英、有机聚合物、或是不透光/反射材料(例如：导电材料、金属、晶圆、陶瓷或其它可适用的材料)或是其它可适用的材料。若基材s使用导电材料或金属时，则在基材s上覆盖一层绝缘层(未示出)，以避免短路问题。在一些实施例中，基材s还可包括用来当作缓冲层的无机材料，例如氮化硅(sinx)、氧化硅(siox)或其组合。

在本实施例中，绝缘层il1可设置于基材s上且覆盖驱动元件tft。在一些实施例中，绝缘层il1的材料可以是无机介电材料、有机介电材料或其组合。举例来说，无机介电材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合；有机介电材料可以是聚酰亚胺是树脂、环氧是树脂或亚克力是树脂等高分子材料。

接触窗c1可设置于绝缘层il1中，其可用来电性连接驱动元件tft和后续转置于基板100上的发光单元eu1(即第一发光单元)。接触窗c1的材料可以是导电材料，例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物或其组合。

在一些实施例中，基板100还可包括共用电极ce，其可与后续转置于基板100上的发光单元eu2(即第二发光单元)电性连接。在本实施例中，共用电极ce可设置于基材s上且被绝缘层il1所覆盖，并且共用电极ce可通过接触窗c2电性连接至后续转置于基板100上的发光单元eu2(即第二发光单元)，但本发明不以此为限。在其他实施例中，共用电极ce也可设置于绝缘层il1之上或是其他适当的位置，本发明不以此为限。接触窗c2的材料可以是导电材料，例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物或其组合。

接着，转置多个发光单元eu1、eu2于基板100上。在本实施例中，发光单元eu1和发光单元eu2可分别位于基板100的显示区aa和周边区pa中(周边区pa可环绕显示区aa)，如此可提升面内像素面积的分布效率，而且在转置工艺时，周边区pa可单独转置不同的发光单元或采用不同的像素间距(pitch)，进而提升使用性。在其他实施例中，发光单元eu1和发光单元eu2也可都位于基板100的显示区aa中，如此可提升发光单元eu1、eu2于显示区aa中的均匀性，以减少电阻电容负载(rcloading)。在一些实施例中，可通过微拾取阵列(micropickuparray)形式将各个发光单元eu1、eu2转置于基板100上。举例来说，可采用微机械装置(例如真空吸头)或者图章(pdms)转印等方法将各个发光单元eu1、eu2转置于基板100上。在一些实施例中，可采用以下步骤形成发光单元eu1、eu2并将其转置于基板100上。首先，可采用磊晶的方式将发光单元eu1、eu2形成于生长基板(例如蓝宝石基板)上。接着，利用微拾取阵列将各个发光单元eu1、eu2转置于基板100上。之后，再以激光剥除技术(laserlift-offtechnology)移除生长基板。发光单元eu1、eu2的尺寸可为微米或纳米等级。举例来说，发光单元eu1、eu2为微型发光二极管(μled)，其尺寸介于5μm2至400μm2之间。

发光单元eu1、eu2可各自包括第一电极e1、第二电极e2和位于第一电极e1与第二电极e2间的发光结构les。在本实施例中，发光单元eu1、eu2的第一电极e1与第二电极e2可皆配置于发光结构les的远离基板100的表面上，亦即，发光单元eu1、eu2可以是水平式发光二极管。

发光结构les可包括第一半导体层se1、主动层el以及第二半导体层se2。主动层el位于第一半导体层se1和第二半导体层se2之间，且第一电极e1与第一半导体层se1电性连接，而第二电极e2则与第二半导体层se2电性连接。在一些实施例中，第一半导体层se1与第二半导体层se2彼此电性相反。举例来说，第一半导体层se1为p型掺杂半导体层与n型掺杂半导体层中的其中一者；而第二半导体层se2为p型掺杂半导体层与n型掺杂半导体层中的其中另一者。p型掺杂半导体层的材料例如是p型氮化镓(p-gan)。n型掺杂半导体层的材料例如是n型氮化镓(n-gan)。

在一些实施例中，主动层el可以是由多层井层(welllayer)与多层阻障层(barrierlayer)所交替堆叠而构成的多重量子井层(multiplequantumwell,mqw)，但本发明不以此为限。在另一些实施例中，主动层el的结构也可为第一半导体层se1与第二半导体层se2的电子空穴交汇形成的结合区。在其他实施例中，主动层el还可为单一量子井层(singlequantumwell,sqw)。在本实施例中，主动层el可为多重量子井层，其中多重量子井层中的井层可以是氮化铟镓层(ingan)，且多重量子井层中的阻障层可以是氮化镓层(gan)。在井层相对于阻障层具有较低能隙的情况下，阻障层可限制电子和空穴于井层中结合以发射出光子。

在一些实施例中，发光单元eu1、eu2包括绝缘层il2，其形成于第一半导体层se1、第二半导体层se2以及主动层el的侧壁，如此可确保电子和空穴于主动层el中结合，借此提升发光效率。绝缘层il2的材料可以是无机介电材料，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合。绝缘层il2的形成方法例如是先于生长基板上形成覆盖第一电极e1、第二电极e2和发光结构les的绝缘材料层(未示出)。接着，移除部分绝缘材料层以形成暴露第一电极e1和第二电极e2的绝缘层il2。绝缘材料层的形成方法例如是化学气相沉积法(chemicalvapordeposition,cvd)、原子层沉积法(atomiclayerdeposition,ald)或其组合。移除部分绝缘材料层的方法例如是干蚀刻、湿蚀刻或其组合。

第一电极e1和第二电极e2的材料可为透明导电材料、非透明导电材料或是能够反射可见光的导电材料。举例来说，透明导电材料可以是铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物(izo)、铝锡氧化物(ato)或铝锌氧化物(azo)等金属氧化物；非透明导电材料可以是钽(ta)、铬(cr)、钼(mo)、钛(ti)、铝(al)等金属材料；而能够反射可见光的导电材料例如铝(al)、银(ag)、铬(cr)、铜(cu)、镍(ni)、钛(ti)、钼(mo)、镁(mg)、铂(pt)、金(au)或其组合。在一些实施例中，第一电极e1和第二电极e2中的至少一者具有反射光线路径的功能。

然后，请参照图1b，分别形成相对应的第一导体结构cs1于发光单元eu1、eu2上，其中第一导体结构cs1分别与相对应的第一电极e1电性连接。在本实施例中，设置于发光单元eu1(即第一发光单元)上的第一导体结构cs1电性连接相对应的第一电极e1和相对应的驱动元件tft；而设置于发光单元eu2(即第二发光单元)上的第一导体结构cs1电性连接相对应的第一电极e1和相对应的第二电极e2。换句话说，发光单元eu2为虚设发光二极管(dummyled)，其可作为用来电性连接发光单元eu1的第二电极e2的导电结构，在发光单元eu1和发光单元eu2的形状和尺寸近似相同的情况下(两者可由同一工艺同时形成)，发光单元eu2和后续形成的第二导体结构cs2可用来当作从基板100桥接至发光单元eu1的导线，故可避免桥接线路在发光单元eu1的爬坡处(例如侧壁)产生断线的问题，并且显示区aa内用来设置桥接线路的空间也可缩减，致使发光二极管显示器具有良好的分辨率及生产良率。

第一导体结构cs1的材料可以是透明导电材料或是非透明导电材料。举例来说，透明导电材料可以是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物或铟锗锌氧化物等金属氧化物；而非透明导电材料可以是钽、铬、钼、钛、铝等金属材料或复合物。

在一些实施例中，发光单元eu1中的第一电极e1可通过设置在其上的第一导体结构cs1和设置在基板100中的接触窗c1来电性连接驱动元件tft；而发光单元eu1中的第一电极e1和第二电极e2可通过设置在其上的第一导体结构cs1和设置在基板100中的接触窗c2来电性连接共用电极ce。

而后，请参照图1c，在基板100上形成绝缘层il3以覆盖第一导体结构cs1与第一电极e1并且暴露出第二电极e2。在一些实施例中，绝缘层il3可直接覆盖于第一导体结构cs1与第一电极e1之上。在另一些实施例中，绝缘层il3也可间接覆盖于第一导体结构cs1与第一电极e1之上(例如绝缘层il3与第一导体结构cs1之间还存在其他膜层)。绝缘层il3的材料可以是有机介电材料，例如聚酰亚胺是树脂、环氧是树脂、亚克力是树脂等高分子材料或其他适合的光刻胶材料。绝缘层il3的形成方法例如是先以旋涂(spincoating)的方式将绝缘材料层形成于基板100上并覆盖发光单元eu1、eu2。接着，移除部分绝缘材料层以形成暴露第二电极e2的绝缘层il3。移除部分绝缘材料层的方法例如是干蚀刻、湿蚀刻或其组合。

请参照图1d，在绝缘层il3上形成第二导体结构cs2，使得第二导体结构cs2电性连接至第二电极e2。也就是说，发光单元eu2和第二导体结构cs2可作为从基板100桥接至发光单元eu1的导线。如此一来，在发光单元eu1和发光单元eu2的形状和尺寸近似相同的情况下(两者可由同一工艺同时形成)，第二导体结构cs2可良好地形成于绝缘层il3之上并与发光单元eu1的第二电极e2电性连接，避免桥接线路形成于发光单元eu1的侧壁时易产生断线的问题，且显示区aa内用来设置桥接线路的空间也可缩减，致使发光二极管显示器led具有良好的分辨率。

除此之外，由于第二导体结构cs2可良好地形成于相对平坦的绝缘层il3上，而不需形成于发光单元eu1的侧壁，故可降低第二导体结构cs2的厚度，以提升发光二极管显示器led的出光效率(一般来说，桥接线路需具有足够的厚度来避免其于爬坡处易产生断线的问题)。另外，发光单元eu2和第二导体结构cs2所构成的桥接线路能够使电阻降低，故可进一步减少第二导体结构cs2的厚度，以提升发光二极管显示器led的出光效率。此外，由于发光单元eu2(即第二发光单元)位于周边区pa的设计，可使像素面积的分布比率改变，因此可提升发光二极管显示器的高分辨率像素设计；且进行发光单元eu2转置步骤时，周边区pa可转置不同的发光单元或设定不同的像素间距，进而提升发光二极管显示器的使用性。

第二导体结构cs2的材料可以是透明导电材料。举例来说，透明导电材料可以是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物或铝锌氧化物等金属氧化物。

基于上述，由于设置在发光单元eu1上的第一导体结构cs1电性连接相对应的第一电极e1和相对应的驱动元件tft；而设置在发光单元eu2上的第一导体结构cs1电性连接相对应的第一电极e1和相对应的第二电极e2。如此一来，发光单元eu1可用来当作从基板100桥接至发光单元eu2的导线，故可避免桥接线路在发光单元eu1的爬坡处(例如侧壁)易产生断线的问题，致使发光二极管显示器led具有良好的分辨率及生产良率。

图2为本发明一实施例的发光二极管显示器的俯视图。图3为本发明另一实施例的发光二极管显示器的俯视图。图4为本发明又一实施例的发光二极管显示器的俯视图。

以下，将通过图1d和图2来说明上述实施例的发光二极管显示器led1，相同或相似元件使用相同或相似标号，其材料、工艺及技术效果已于前文中进行详尽地描述，故于下文中不再重复赘述。此外，本实施例的发光二极管显示器led1的制造方法虽然是以上述工艺步骤为例进行说明，但本发明的发光二极管显示器的制造方法并不以此为限。

请参照图1d，发光二极管显示器led1可包括基板100、发光单元eu1(即第一发光单元)、发光单元eu2(即第二发光单元)、多个第一导体结构cs1、绝缘层il3(即第一绝缘层)和第二导体结构cs2。基板100可包括驱动元件tft和共用电极ce。发光单元eu1设置于基板100上，且发光单元eu1包括第一电极e1、第二电极e2和配置于第一电极e1与第二电极e2间的发光结构les(即第一发光结构)。发光单元eu2设置于基板100上，且发光单元eu2包括第三电极(即上述发光单元eu2的第一电极e1)、第四电极(即上述发光单元eu2的第二电极e2)和配置于第三电极与第四电极间的发光结构les(即第二发光结构)。第一导体结构cs1分别设置于发光单元eu1和发光单元eu2上，且第一电极e1通过相对应的第一导体结构cs1与驱动元件tft电性连接，而第三电极(即上述发光单元eu2的第一电极e1)通过相对应的第一导体结构cs1与第四电极(即上述发光单元eu2的第二电极e2)和该共用电极ce电性连接。绝缘层il3设置于基板100上，且绝缘层il3覆盖于第一电极e1之上。第二导体结构cs2设置于绝缘层il3上且第二导体结构cs2与第二电极e2和第四电极(即上述发光单元eu2的第二电极e2)电性相连。

在一些实施例中，第一电极e1与第二电极e2设置于发光结构les的远离基板100的表面上。在另一些实施例中，上述的第三电极(即上述发光单元eu2的第一电极e1)与第四电极(即上述发光单元eu2的第二电极e2)也可设置于发光单元eu2的发光结构les的远离基板100的表面上。

在本实施例中，发光单元eu1、eu2的发光结构les可分别包括第一半导体层se1、第二半导体层se2和设置于第一半导体层se1和第二半导体层se2之间的主动层el。

在一些实施例中，发光二极管显示器led1还可包括绝缘层il2(即第二绝缘层)，其设置于第一半导体层se1、第二半导体层se2和主动层el的侧壁。

请同时参照图1d和图2，在本实施例中，基板100具有显示区aa和围绕显示区aa的周边区pa，其中发光单元eu1设置在显示区aa内，且发光单元eu2设置在周边区pa内。在另一些实施例中，发光单元eu1和发光单元eu2皆设置在显示区aa内，例如发光单元eu2(在此可以是虚设发光二极管)设置在相邻的两个发光单元eu1之间(如图3和图4所示)，但本发明不以此为限，发光单元eu1和发光单元eu2的相对配置位置能依照需求进行调整。

图5为本发明的再一实施例的发光二极管显示器的剖面示意图，其中发光二极管显示器led2大致相同于发光二极管显示器led1，其不同的处在于发光二极管显示器led2的绝缘层il3’覆盖于发光单元eu1的第一电极e1并暴露发光单元eu2的第一电极e1，故相同或相似元件使用相同或相似标号，其余构件的连接关系、材料及其工艺已于前文中进行详尽地描述，故于下文中不再重复赘述。

请参照图5，发光二极管显示器led2的绝缘层il3覆盖于发光单元eu1的第一电极e1并暴露发光单元eu2的第一电极e1，因此，对于发光单元eu2而言，第二导体结构cs2’可覆盖于发光单元eu2的第一电极e1上并与其直接接触，如此可进一步降低由发光单元eu2和第二导体结构cs2’所构成的桥接线路的电阻，借此降低第二导体结构cs2’于发光单元eu1上的厚度，进而提升发光二极管显示器led2的出光效率。

图6为本发明的再一实施例的发光二极管显示器的剖面示意图，其中发光二极管显示器led3大致相同于发光二极管显示器led1，其不同的处在于发光二极管显示器led3的第一电极e1’设置于发光结构les的邻近基板100的表面上，而第二电极e2则设置于发光结构les的远离基板100的表面上，故相同或相似元件使用相同或相似标号，其余构件的连接关系、材料及其工艺已于前文中进行详尽地描述，故于下文中不再重复赘述。

请参照图6，发光二极管显示器led3的第一电极e1’设置于发光结构les的邻近基板100的表面上，而第二电极e2则设置于发光结构les的远离基板100的表面上，如此可进一步提升发光二极管显示器led3的出光效率。在本实施例中，发光单元eu1和发光单元eu2的第一电极e1’(亦即第一电极和第三电极)皆形成于发光结构les的邻近基板100的表面上，但本发明不以此为限。在其他实施例中，也可只有发光单元eu1的第一电极e1’形成于发光结构les的邻近基板100的表面。在本实施例中，第一导体结构cs1可覆盖于被发光结构les所暴露的第一电极e1’之上。

在本实施例中，发光单元eu1、eu2的形成方法例如是先于生长基板上按序形成发光结构les和第二电极e2。接着，翻转上述的发光结构les1和第二电极e2，并将第一电极e1’形成于第一半导体层se1的表面上，以形成发光单元eu1、eu2。

综上所述，在上述实施例的发光二极管显示器及其制造方法中，发光单元包括多个第一发光单元与多个第二发光单元，其中第一发光单元的第一导体结构电性连接相对应的第一电极和相对应的驱动元件，且第二发光单元的第一导体结构电性连接相对应的第一电极和相对应的第二电极。如此一来，第二发光单元可用来当作从基板桥接至第一发光单元的导线，故可避免桥接线路在第一发光单元的爬坡处(例如侧壁)产生断线的问题，并且显示区内用来设置桥接线路的空间也可缩减，致使发光二极管显示器具有良好的分辨率及生产良率。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。