显示装置的制作方法

本发明涉及一种显示装置，且特别是涉及一种显示单元和开关元件设置于基板不同侧的显示装置。

背景技术：

具显示面板的电子产品已是现代人不论在工作处理学习上、或是个人休闲娱乐上，不可或缺的必需品，包括智慧型手机(smartphone)、平板电脑(pad)、笔记型电脑(notebook)、显示器(monitor)到电视(tv)等许多相关产品。显示面板在显示技术上，除了技术成熟的液晶显示技术，其具简洁、轻盈、可携带、更低价、更高可靠度以及让眼睛更舒适等优点早已经广泛取代早期的阴极射线管显示器(crt)，还有具备自发光特性的有机发光二极管(oled)显示技术以及微型发光二极管(micro-led)显示技术。有机发光二极管显示技术采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，有机材料就会发光，因此无需背光灯，相较于液晶显示装置则具有可显著节省电能和更轻更薄等优点，但存在使用寿命短以及屏幕大型化不易等缺陷。而微型发光二极管显示技术则通过定址化驱动微型发光二极管阵列，除了具有节能、机构简易、体积小、薄型、高亮度、高可靠度及高速响应等种种优点，在材料稳定性、寿命等性能更胜oled一筹，在未来的显示应用中也具有竞争力。

不论是何种显示技术或内部元件态样，显示装置在制作时需注意制作工艺上的细节，例如进行金属层和半导体层等各层图案化时(如光刻和蚀刻)需精确以避免断线，而各层的相对位置与图案设计也需考虑到是否可使制得的显示装置具有稳定良好的电子特性，以符合产品要求的各项规格，例如显示单元与开关元件之间的电连接是否良好。显示装置的设计不良，可能会造成制作工艺缺陷而使产品良率下降，进而影响显示装置的电性表现，影响显示品质。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种显示装置，将显示单元和开关元件设置于基板不同侧，并通过基板的填充有粘结材料的穿孔完成显示单元和开关元件的连接，可提高产品良率。

为达上述目的，本发明提出一种显示装置，包括至少一基板，具有多个穿孔；多个显示单元和多个开关元件分别位于基板的不同侧；和至少一粘结材料填充于该些穿孔，且粘结材料连接显示单元和开关元件。

根据本发明，又提出一种显示装置，包括一第一基板，具有多个第一穿孔填充有一第一粘结材料；一第二基板，具有多个第二穿孔填充有一第二粘结材料；多个开关元件，位于第一基板的上侧；多个显示单元，位于第二基板的下侧，其中第一基板的下侧与第二基板的上侧通过第一粘结材料与第二粘结材料的相互连接而对组。

根据本发明，再提出一种显示装置，包括至少一基板，基板具有多个穿孔，并包括交错设置的多条数据线与多条扫描线以定义出阵列的多个像素区域，各像素区域中包含一显示单元和一开关元件，分别位于至少该基板的不同侧；和至少一粘结材料填充该些穿孔且连接显示单元和开关元件。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明一实施例中显示装置的基板的简单俯视图；

图2为本发明第一实施例的显示装置中三个相邻像素区域的剖面简示图；

图3a-图3j为制作第一实施例的显示装置的流程示意图；

图4为本发明第二实施例的显示装置中三个相邻像素区域的剖面简示图；

图5a-图5g为制作第二实施例的显示装置的流程示意图；

图6为本发明第三实施例的显示装置中三个相邻像素区域的剖面简示图；

图7a-图7m为制作第三实施例的显示装置的流程示意图；

图8a绘示基板上的一背通道蚀刻形态的薄膜晶体管的示意图；

图8b绘示基板上的一蚀刻阻挡层形态的薄膜晶体管的示意图；

图8c绘示基板上的一顶部栅极形态的薄膜晶体管的示意图；

图9为本发明第四实施例的显示装置中三个相邻像素区域的剖面简示图；

图10a-图10h为制作第四实施例的显示装置的流程示意图，其中显示单元为有机发光二极管(oled)；

图11a、图11b分别绘示本发明应用例中与集成电路或电路板组装连接的显示装置的剖面示意图。

符号说明

10：基板

10a：第一基板

10b：第二基板

101、101a、101b：第一表面

102、102a、102b：第二表面

105、105a、105b：穿孔

20：开关元件

21a：栅极

21b：阳极

21c：阴极

22：栅极绝缘层

23：半导体层

23e：蚀刻阻挡层

24a：源极

24b：漏极

25：绝缘层

29：第一保护层

291：第一保护面

30：图案化光致抗蚀剂

41：粘结材料

41a：第一粘结材料

41b：第二粘结材料

411、411a、411b：顶面

412、412a、412b：底面

50、70：显示单元

51：n型氮化镓层

52：p型氮化镓层

53：多重量子阱发光层

54：n型导电层

55：p型导电层

56：n型焊垫

57：p型焊垫

59、75：第二保护层

591：第二保护面

71a：第一电极部

71b：第二电极部

72：像素定义层

73：有机发光层

74：电极层

91：导电插塞

dl：数据线

sl：扫描线

px：像素区域

pue：拾取器

ic：集成电路

pcba：电路板组装

具体实施方式

本发明的实施例提出一显示装置，将显示单元和开关元件设置于基板不同侧，显示单元和开关元件通过基板的多个填充有粘结材料的穿孔而完成电连接。根据实施例的显示装置设计，配合相关制作工艺可使制得的显示单元和开关元件具有精确的图案但仍维持良好的电性表现(包括良好的电连接特性)，使应用的显示装置仍可达到稳定优异的显示品质。再者，根据实施例所提出的显示装置设计，显示单元直接设置在基板上还可提高产品良率。

本发明的实施例例如是应用于一显示装置的阵列基板，其开关元件例如是(但不限制是)薄膜晶体管，其形态例如是背通道蚀刻(backchanneletch)、蚀刻阻挡层(etch-stoplayer)、顶部栅极(top-gate)、底部栅极(bottom-gate)等形态的薄膜晶体管。实施例的显示单元例如是微型发光二极管(micro-led)或是有机发光二极管(oled)或是其他适合的自发光组件。

以下是参照所附附图详细叙述本发明的多种实施态样。需注意的是，实施例所提出的实施态样的结构、制作工艺和内容仅为举例说明之用，本发明欲保护的范围并非仅限于所述的态样。需注意的是，本发明并非显示出所有可能的实施例，相关领域者可在不脱离本发明的精神和范围内对实施例的结构和制作工艺加以变化与修饰，以符合实际应用所需。因此，未于本发明提出的其他实施态样也可能可以应用。再者，附图已简化以利清楚说明实施例的内容，附图上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制。因此，说明书和图示内容仅作叙述实施例之用，而非作为限缩本发明保护范围之用。再者，实施例中相同或类似的标号用以标示相同或类似的部分。

再者，说明书与请求项中所使用的序数例如”第一”、”第二”、”第三”等的用词，是为了修饰请求项的元件，其本身并不意含及代表该请求元件有任何之前的序数，也不代表某一请求元件与另一请求元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。

<第一实施例>

图1为本发明一实施例中显示装置的基板的简单俯视图。实施例的基板10例如是一阵列基板，包括多条数据线dl与多条扫描线sl交错设置，以定义出阵列的多个像素区域px，而各像素区域px中包含至少一开关元件20例如是薄膜晶体管，以独立控制所属像素区域px。且实施例的各像素区域px中的显示单元和开关元件分别位于基板10的不同侧，例如上下两侧。

图2为本发明第一实施例的显示装置中三个相邻像素区域的剖面简示图。在第一实施例中，以背通道蚀刻形态的薄膜晶体管与微型发光二极管(micro-led)为例，分别做为位于基板10不同侧的开关元件20与显示单元50的说明。图2中，基板10包括不同侧的第一表面101和第二表面102，开关元件20设置于第一表面101，显示单元50设置于第二表面102。基板10还具有多个穿孔105，而粘结材料(bondingmaterial)41则填充于穿孔105处。实施例中，粘结材料41为一导电材料，显示单元50和开关元件20通过粘结材料41完成电连接。

实施例中，开关元件20(i.e.背通道蚀刻形态的薄膜晶体管)例如是包括栅极21a、阳极21b、阴极21c、栅极绝缘层22(形成于栅极21a、阳极21b和阴极21c上方)、半导体层23形成于栅极绝缘层22上、源极24a/漏极24b、以及第一保护层29覆盖前述开关组件。于第一实施例中，开关元件20的开关电极(如阳极21b和阴极21c)直接接触基板10，且穿孔105的位置与开关电极的位置相对应。

而实施例的显示单元50(i.e.微型发光二极管)，以gan系的蓝光led为例，其包括一n型氮化镓(n-gan)层51、一p型氮化镓(p-gan)层52、多重量子阱发光层(qw)53、n型导电层54形成于n型氮化镓层51上、p型导电层55形成于p型氮化镓层52上、n型焊垫(n-bump)56形成于n型导电层54上和p型焊垫(p-bump)57形成于p型导电层55上。其中n型焊垫56和n型导电层54可做为显示单元50的n型电极，p型焊垫57和p型导电层55可做为显示单元50的p型电极。当然，前述各组件仅为其中一种可应用的显示单元50的例示说明，也可应用其他光色和/或形态的微型发光二极管，本发明不以此示例为限。

如图2所示，基板10的穿孔105是自第二表面102贯穿至第一表面101以暴露出开关元件20的开关电极(例如阳极21b和阴极21c)。填充于穿孔105的粘结材料41具有顶面411和底面412，其中顶面411与开关元件20的开关电极(例如阳极21b和阴极21c)接触，而底面412则与显示单元50的电极层(如n型焊垫56和p型焊垫57)接触。

图3a-图3j图为制作第一实施例的显示装置的流程示意图。图3a-图3j与图2中相同元件沿用相同标号，以利清楚说明。如图3a所示，首先提供一基板10，基板的不同侧(如上下侧或称正面背面两侧)具有第一表面101和第二表面102，于第一表面101上形成一图案化导电层以做为开关元件的栅极21a、阳极21b和阴极21c。如图3b所示，于图案化导电层上形成栅极绝缘层22，且栅极绝缘层22覆盖栅极21a和阴极21c但暴露出阳极21b表面；并于栅极绝缘层22上形成半导体层23，且半导体层23对应栅极21a处。接着，如图3c所示，于栅极绝缘层22上形成源极24a和漏极24b与半导体层23接触，且漏极24b与阳极21b连接。如图3d所示，形成第一保护层29将前述开关组件覆盖。

之后，如图3e所示，反转基板10，在基板10的第二表面102上形成图案化光致抗蚀剂30。如图3f所示，根据图案化光致抗蚀剂30对基板10进行蚀刻以形成多个穿孔105，且这些穿孔105自基板10的第二表面102贯穿至第一表面101以暴露出开关元件20的阳极21b和阴极21c。接着，如图3g所示，形成一粘结材料层40于基板10的第二表面102上。而后移除多余的部分，形成如图3h所示的填充于穿孔105处的粘结材料41，其中粘结材料41的顶面411与开关元件20的阳极21b和阴极21c直接接触。另外，第一实施例中，粘结材料41的底面412可略高于基板10的第二表面102，或是与第二表面102齐平亦可。之后，如图3i所示，以拾取器(pickupequipment)pue将捡拾的多个显示单元50例如微型发光二极管放置到基板10上，且各显示单元50的n型焊垫56和p型焊垫57分别与粘结材料41的底面412接触。之后，如图3j(同图2)所示，形成一第二保护层59覆盖显示单元的显示组件。

图3j中，覆盖各开关元件20的相关组件的第一保护层29具有第一保护面(firstprotectivesurface)291，覆盖显示单元50的相关组件的第二保护层59具有第二保护面591，一实施例中，第一保护面291和第二保护面591实质上相互平行，且两者例如是平行于基板10的第一表面101和第二表面102。另外，第一保护层29和第二保护层59的材料可以相同或不同，可视实际应用时的产品需求而做适当选择，可应用的材料例如是(但不限制是)聚酸甲酯(polymethylmethacrylate，pmma，又称压克力(acrylic))，或是无机绝缘物例如氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)、氧化铝(alox)，或其他适合材料。

实施例中，基板10有一定的承载力(例如基板10的材料具有一定刚性)和平整度，使显示单元50和开关元件20设置于平坦基板上，可提高接合(bonding)良率。实施例中，可用的基板10材料，例如是玻璃、或是高分子材料(如聚乙烯pe)、半导体基板(如硅基板)外面包覆绝缘材料、或是金属外面包覆绝缘材料、或是其他适合材料。粘结材料41例如是应用金锡(au/sn)合金或是其他适合的导电材料，以点焊方式形成焊球或焊盘。或是以电镀金属(如铜)的方式形成粘结材料41。本发明并不做特别限制。另外，开关元件20的栅极21a、阳极21b和阴极21c、粘结材料41、与n型焊垫56和p型焊垫57可选择热膨胀系数接近的材料，使接合后的产品更为稳定。

<第二实施例>

图4为本发明第二实施例的显示装置中三个相邻像素区域的剖面简示图。图5a-图5g为制作第二实施例的显示装置的流程示意图。类似第一实施例，第二实施例中也以薄膜晶体管与微型发光二极管(micro-led)为例做开关元件20与显示单元50的说明。如图4所示，第二实施例的开关元件20与显示单元50也设置于基板10不同侧，且通过基板10的填充有粘结材料41的穿孔105而连接显示单元50和开关元件20。实施例中，粘结材料41为一导电材料，显示单元50和开关元件20通过粘结材料41完成电连接。

第二实施例(图4和图5a-图5g)与第一实施例(图3a-图3j与图2)相同元件沿用相同标号。因此第二实施例中开关元件20与显示单元50的相关部件的细节，请参照第一实施例的内容，在此不再赘述。

不同于第一实施例，第二实施例先进行显示单元50的设置，再进行开关元件20的设置。如图5a所示，以拾取器pue将捡拾的多个显示单元50例如微型发光二极管放置到基板10上，且各显示单元50的n型焊垫56和p型焊垫57与基板10的第一表面101接触。之后，如图5b所示，反转基板10，于基板10的第二表面102上形成图案化光致抗蚀剂30。如图5c所示，根据图案化光致抗蚀剂30对基板10进行蚀刻以形成多个穿孔105，且这些穿孔105是自基板10的第二表面102贯穿至第一表面101以暴露出显示单元50的电极层例如n型焊垫56和p型焊垫57。接着，如图5d所示，形成粘结材料41填充于穿孔105处，粘结材料41具有顶面411与显示单元50的n型焊垫56和p型焊垫57接触。于第二实施例中，可应用具导电性的粘结材料41于相同步骤中制得栅极21a，如图5d所示，其中栅极21a的表面与粘结材料41的底面412例如实质上位于同一平面(齐平)。因此第二实施例中，具导电性的粘结材料41也可做为开关元件20的电极(如阳极和阴极)。之后，完成开关元件20的其他部件，包括形成栅极绝缘层22以覆盖栅极21a和粘结材料41(图5e)；于栅极绝缘层22上形成半导体层23，和于栅极绝缘层22上形成源极24a和漏极24b与半导体层23接触(图5f)，且漏极24b与粘结材料41的底面412连接；以及形成第一保护层29覆盖前述开关组件(图5g)。

<第三实施例>

图6为本发明第三实施例的显示装置中三个相邻像素区域的剖面简示图。图7a-图7m为制作第三实施例的显示装置的流程示意图。类似第一实施例，第三实施例中也以薄膜晶体管与微型发光二极管(micro-led)为例做开关元件20与显示单元50的说明。不同于第一、二实施例中仅使用一片基板10，第三实施例中使用两片基板(i.e.第一基板10a和第二基板10b，并于两片基板上分别制作开关元件20与显示单元50，个别完成后再进行基板对组。如图6所示，视第一基板10a和第二基板10b为一个基板整体，则显示单元50和开关元件20分别位于基板整体的不同侧。再者，对于第一基板10a而言，显示单元50和开关元件20也是分别对应于第一基板10a的不同侧；对于第二基板10b而言，显示单元50和开关元件20也是分别对应于第二基板10b的不同侧。

第三实施例(图6和图7a-图7m)与第一实施例(图3a-图3j与图2)相同元件沿用相同标号。因此第三实施例中开关元件20与显示单元50的相关部件的细节与制作工艺，请参照第一、二实施例的内容，在此不再赘述。

例如，图7a-图7h中所示的形成开关元件20(图7a-图7d)、于第一基板10a形成多个第一穿孔105a(图7e-图7f)和填充第一粘结材料41a于第一穿孔105a处(图7g-图7h)等步骤和结构，与第一实施例的图3a-图3h所示的步骤和结构相同。

例如，图7i-图7l中所示的形成显示单元50(图7i)、于第二基板10b形成多个第二穿孔105b(图7j-图7k)和填充第二粘结材料41b于第二穿孔105b处(图7l)等步骤和结构，与第二实施例的图5a-图5d所示的步骤和结构相同(除了图7l中的第二粘结材料41b无须如图5d的粘结材料41所示之后也要做为开关元件20的电极)。

最后，如图7m所示，将具有开关元件20和第一粘结材料41a的第一基板10a与具有显示单元50和第二粘结材料41b的第二基板10b进行对组，而完成第三实施例的显示装置。其中，如图6和图7m所示，开关元件20位于第一基板10a的上侧(i.e.第一表面101a上)，显示单元50位于第二基板10b的下侧(i.e.第二表面102b上)，且第一基板10a的下侧(i.e.第二表面102a)与第二基板10b的上侧(i.e.第一表面101b)对组。

第一粘结材料41a和第二粘结材料41b可以相同或不同，本发明并不多做限制。较佳的，第一粘结材料41a和第二粘结材料41b的热膨胀系数接近或相同，以使接合后的产品更为稳定。一实施例中，例如是应用金锡(au/sn)合金或是其他适合的导电材料，以点焊方式形成焊球或焊盘，并且以热压合方式做焊球或焊盘的结合。另一实施例中，例如是以电镀金属(如铜/铜)的方式形成第一粘结材料41a和第二粘结材料41b，并且以压合熔融(加压互融)完成结合。

虽然上述实施例的附图中，以背通道蚀刻形态的薄膜晶体管做为开关元件的示例，但本发明并不以此为限，其他形态的开关元件也可应用。图8a绘示基板10上的一背通道蚀刻形态的薄膜晶体管的示意图。图8b绘示基板10上的一蚀刻阻挡层(etch-stoplayer)形态的薄膜晶体管的示意图，其中在栅极绝缘层22和源极24a/漏极24b之间还包括一蚀刻阻挡层23e以覆盖部分的半导体层23。图8c绘示基板10上的一顶部栅极(top-gate)形态的薄膜晶体管的示意图，其中半导体层23形成于基板10上，栅极绝缘层22覆盖半导体层23，栅极21a(于半导体层23上方处)/阳极21b/阴极21c形成于栅极绝缘层22上且上方覆盖另一绝缘层25，源极24a/漏极24b位于绝缘层25上并与半导体层23和阳极21b连接。图8a～图8c中与前述实施例相同元件沿用相同标号，且细节省略不赘述。图8a～图8c所示的开关元件形态也可应用于本发明，并根据应用情况稍微变化和修饰。例如，应用图8c所示的开关元件时，于基板上形成的穿孔必须延伸并贯穿栅极绝缘层22以暴露出阳极21b和阴极21c的底部表面，使后续填充的粘结材料可接触阳极21b和阴极21c。上述半导体层23可应用的材料例如是(但不限制是)金属氧化物半导体或非晶硅/低温多晶硅。

另外，虽然上述实施例的附图中，是以微型发光二极管(micro-led)做为显示单元的示例，但本发明并不以此为限，其他形态的显示单元也可应用，例如有机发光二极管(oled)。

<第四实施例>

图9为本发明第四实施例的显示装置中三个相邻像素区域的剖面简示图。图10a-图10h为制作第四实施例的显示装置的流程示意图，其中显示单元为有机发光二极管(oled)。

第四实施例(图9和图10a-图10h)与第一实施例(图3a-图3j与图2)相同元件沿用相同标号。因此第四实施例中开关元件20的相关部件的细节与制作工艺，请参照第一实施例的内容，在此不再赘述。例如，图10a-图10f中所示的形成开关元件20(图10a-图10d)，和于基板10处形成多个穿孔105，穿孔位置与开关电极位置相对应(图10e-图10f)等步骤和结构，与第一实施例的图3a-图3f所示的步骤和结构相同。

接着，如图10g所示，以一粘结材料填充于穿孔105处，且粘结材料为一导电材料；图案化粘结材料后可形成第一电极部71a(与阴极21c连接)和第二电极部71b(与阳极21b连接)。之后，如图10h所示，形成有机发光二极管(oled)的各相关层，包括一像素定义层72、一有机发光层73、一电极层74(与第一电极部71a连接)和覆盖前述显示组件的第二保护层75，以完成第四实施例的显示单元70。

综上所述，实施例所提出的显示装置，是将显示单元和开关元件设置于平坦的基板的不同侧，通过基板的多个填充有粘结材料的穿孔而完成显示单元和开关元件的连接。实施例中，粘结材料为一导电材料，基板不同侧的显示单元和开关元件通过穿孔中的粘结材料完成电连接。根据实施例的显示装置设计，可使制得的显示单元和开关元件具有精确图案并维持良好电性表现(包括良好的电连接特性)，使应用的显示装置达到稳定优异的显示品质。且设置在基板不同侧的显示单元和开关元件，如后续制作工艺需要(例如产品检验时发现显示单元或开关元件有缺陷或损坏等)，则有利于单独移除一者而不影响另一者的结构。再者，根据实施例所提出的显示装置设计，显示单元直接设置在平坦的基板上可更提高产品良率。

另外，于实际应用时，实施例的显示装置的数据线与扫描线(图1)可与各像素区域中的开关元件如tft位于基板的同一侧(例如基板背面)，而显示单元则位于另一侧(例如基板正面)。请参照图11a、图11b，其分别绘示本发明应用例中与集成电路或电路板组装连接的显示装置的剖面示意图。图11a、图11b中以第一实施例所述的显示装置结构做示例，并将集成电路ic(图11a)或含有元件的电路板组装pcba(图11b)连接于开关元件20的同侧(例如通过导电插塞91连接相应的电极)。当然，其他实施态样的显示装置结构都可应用。据此，走线(如集成电路ic或电路板组装pcba或是其他原本设置于边界区域(borderregion)的线路)与tft都位于基板同侧而藏在基板背面，则所需整体空间可以缩小，亦即面板原本需要提供线路置放的边界区域可以变小，而使空间得到更有效的使用。因此应用本发明实施例提出的显示面板设计可以在更局限的空间中达到最大的显示效果。

如上述图示的结构，是用以叙述本发明的部分实施例，而非用以限制本发明的范围。其他不同结构态样的实施例，例如不同内部组件的开关元件和显示装置、电极结构和穿孔的位置变化以符合连结所需，粘结材料的选泽和接合方式以符合制作工艺需求…等等，都是属本发明可应用的范围。通常知识者当知，应用本发明的相关结构和制作工艺视实际应用的需求而可能有相应的调整和变化。

综上所述，虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。