显示装置的制作方法

本发明涉及一种显示装置，尤其涉及一种以微型发光二极管作为显示像素的显示装置。

背景技术：

一般而言，显示面板的共电极与微型发光二极管皆配置于显示区域中，其中微型发光二极管位于每一像素结构区且电性连接至共电极，借着共电极与微型发光二极管之间的驱动控制以显示图像。目前在微型发光二极管的制作上，大都会选择介于4.5ev至5.3ev的高功函数、性质稳定且高光穿透率的氧化铟锡(indiumtinoxide,ito)金属氧化物作为电极材料。目前的共电极也采用相同的材料，即氧化铟锡(ito)来制作，且共电极会完全覆盖于微型发光二极管的正向出光面上且需具有一定厚度才能有良好的导电率。然而，由于驱动基板上的线路与元件不耐高温，因此当采用氧化铟锡作为共电极时，无法通过高温的退火程序来兼具良好的光穿透率与导电率，而导致微型发光二极管的出光效率会因为透光率低且导电率不佳的厚共电极覆盖在正向出光面上而降低，进而影响显示面板的显示品质。此外，氧化铟锡材质相较于金属材料较不具延展性与韧性，易增加显示面板共电极制程的难度，因而影响显示面板的制程良率与导电性。

技术实现要素：

本发明提供一种显示装置，其可有效地提升微型发光元件的正向出光效率与增加显示装置的横向导电率。

本发明的显示装置，其包括驱动基板、多个微型发光元件以及共电极。微型发光元件分散地配置于驱动基板上，且每一微型发光元件包括磊晶结构层以及配置于磊晶结构层上的第一型电极与第二型电极。共电极配置于驱动基板上，且位于微型发光元件的第二型电极之间，其中共电极暴露出每一第二型电极的上表面。

在本发明的一实施例中，上述的共电极至少直接接触每一微型发光元件的第二电极的侧面。

在本发明的一实施例中，上述的共电极与每一第二型电极的侧面的接触面积和每一第二型电极的侧面的面积的比值介于0.3至1。

在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括隔离层。隔离层配置于驱动基板上，且至少覆盖每一微型发光元件的第一型电极，而共电极位于隔离层上。

在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括多个绝缘结构层。每一绝缘结构层至少包覆每一微型发光元件的磊晶结构层，且位于磊晶结构层与隔离层之间。

在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括多个绝缘结构层。每一绝缘结构层至少包覆微型发光元件的磊晶结构层，且位于磊晶结构层与共电极之间。

在本发明的一实施例中，上述的共电极的材料包括金属或导电高分子材料。

在本发明的一实施例中，上述的金属包括银、金、铬、铜、铂、锡、镍、钛、铝或是上述金属的合金。

在本发明的一实施例中，上述的导电高分子材料包括聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或聚二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸及其混合物。

在本发明的一实施例中，上述的共电极的透光率小于每一微型发光元件的第二型电极的透光率。

在本发明的一实施例中，上述的共电极的顶面与第二型电极的上表面切齐。

在本发明的一实施例中，上述的共电极的厚度小于等于第二型电极的厚度。

在本发明的一实施例中，上述的共电极在垂直剖面上具有第一垂直高度，而每一发光元件在垂直剖面上具有第二垂直高度，且第一垂直高度与第二垂直高度的比值介于0.1至1。

在本发明的一实施例中，上述的微型发光元件的磊晶结构层包括第一型半导体层、发光层以及第二型半导体层，发光层位于第一半导体层与第二型半导体层之间，第一型电极与第一型半导体层电性连接，第二型电极与第二型半导体层电性连接。

在本发明的一实施例中，上述的共电极覆盖发光层的侧面。

在本发明的一实施例中，上述的第一型电极为n型电极，而第二型电极为p型电极。

在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括透明电极，配置于每一微型发光元件与共电极上，且至少直接接触每一微型发光元件的第二型电极与共电极。

在本发明的一实施例中，上述的透明电极的厚度与每一微型发光元件的第二型电极的厚度比值小于等于0.4。

基于上述，由于本发明的显示装置包括暴露出微型发光元件的第二型电极的上表面且位于第二型电极之间并电性连接第二型电极的共电极，因此微型发光元件可以保有良好的正向出光效率且具有良好的导电效率。

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，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1a示出为本发明的一实施例的一种显示装置的俯视示意图。

图1b示出图1a的显示装置的局部剖面示意图。

图2至图7示出为本发明的多个实施例的显示装置的局部剖面示意图。

附图标号说明

100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g：显示装置

110：驱动基板

112：像素区

114：扫描线驱动电路

116：数据线驱动电路

118：控制电路

120：微型发光元件

122：磊晶结构层

122a：第一型半导体层

122b：发光层

122c：第二型半导体层

124：第一型电极

126：第二型电极

130a、130b、130d、130e、130g：共电极

140、140c：接合垫

142：接合部

150、150d：隔离层

152a：表面

152d：顶面

170、170d、170f：绝缘结构层

180：透明电极

h1：第一垂直高度

h2：第二垂直高度

h3：高度差

s1：侧面

s2：上表面

s3：顶面

s4、s4’、s7：周围表面

s5：上表面

s6：侧面

具体实施方式

图1a示出为本发明的一实施例的一种显示装置的俯视示意图。图1b示出图1a的显示装置的局部剖面示意图。请先参照图1a与图1b，本实施例的显示装置100a包括驱动基板110、多个微型发光元件120以及共电极130a。微型发光元件120分散地配置于驱动基板110上，且每一微型发光元件120包括磊晶结构层122以及配置于磊晶结构层122相对两侧上的第一型电极124与第二型电极126。共电极130a配置于驱动基板110上，且位于微型发光元件120的第二型电极126之间，其中共电极130a暴露出每一第二型电极126的上表面s2。此处，显示装置100a可以为微型发光二极管显示器(microleddisplay)，但本发明并不以此为限。此外，本实施例仅示意性的示出两个微型发光元件120，惟本发明并不以此为限，本领域技术人员在参酌本发明后，可依据实际需求改变微型发光元件120的数量。

详细来说，如图1a所示，驱动基板110具有多个像素区112，而微型发光元件120彼此分离地配置于驱动基板110上，且每一像素区112内至少配置三个微型发光元件120，其中每一个微型发光元件120例如是一个次像素，可发出不同光色。更具体来说，本实施例的显示装置100a还配置有扫描线驱动电路114、数据线驱动电路116以及控制电路118，而数据线驱动电路116与扫描线驱动电路114配置于驱动基板110上且与驱动基板110电性连接。微型发光元件120可通过数据线驱动电路116与扫描线驱动电路114的驱动而发光，而数据线驱动电路116与扫描线驱动电路114电性连接至控制电路118，可通过控制电路118的设计来调整微型发光元件120的发光顺序及时间。此处，本实施例的驱动基板110例如是互补式金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor,cmos)基板、硅基液晶(liquidcrystalonsilicon,lcos)基板、薄膜晶体管(thinfilmtransistor,tft)基板或是其他具有工作电路的基板，于此并不加以限制。

请再参考图1b，在本实施例中，微型发光元件120的第一型电极124与第二型电极126分别位于磊晶结构层122的相对两侧。具体来说，本实施例的第一型电极124、磊晶结构层122与第二型电极126可以依序地堆叠于驱动基板110上。也即，本实施例的微型发光元件120具体化可以为垂直式微型发光二极管(verticaltypemicroled)，其最大宽度可以介于1微米到100微米之间，优选地是介于3微米到50微米之间。此处，第一型电极124和第二型电极126的材料可以为例如是铂、镍、钛、金、银、铬、上述金属之合金或上述合金之组合的高功函数金属，例如是氧化铟锡(ito)或氧化锌的金属氧化物，或是例如是导电高分子、石墨、石墨烯或黑磷的导电非金属材料。此处，第二型电极126的材料为透明导电材料或半透明导电材料，如具有高光穿透率的金属氧化物，以使发光层122b所产生的光线可经由第二型电极126而出光。更具体的说，本实施例的第二型电极126是透光率大于90％的氧化铟锡(ito)。另须说明的是，微型发光元件120的第二型电极126的厚度可以大于或等于第一型电极124的厚度，用以提升显示装置100a的制程良率与成功率。举例来说，基于制作工艺等各面向的因素，于实际的生产过程中，第一型电极124的厚度可以介于3,000埃至25,000埃，而第二型电极126的厚度可以介于3,000埃至10,000埃，使后续若进行共电极130a于第二型电极126上的微影蚀刻等制程可具有更多余裕的空间，但本发明并不以此为限。此外，微型发光元件120的外部量子效率曲线的最大峰值电流密度，较佳地，介于0.01a/cm²至2a/cm²之间。也即，本实施例的微型发光元件120适于在低电流密度的情况下操作。

更进一步来说，本实施例的微型发光元件120的磊晶结构层122包括第一型半导体层122a、发光层122b以及第二型半导体层122c。发光层122b位于第一半导体层122a与第二型半导体层122c之间，其中第一型电极124与第一型半导体层122a电性连接，而第二型电极126与第二型半导体层122c电性连接。此处，第一型半导体层122a具体化为n型半导体层且第一型电极124具体化为n型电极，而第二型半导体层122c具体化为p型半导体层且第二型电极126具体化为p型电极。但于其他未示出的实施例中，第一型半导体层也可以为p型半导体层且第一型电极为p型电极，而第二型半导体层也可以为n型半导体层且第二型电极为n型电极，于此并不加以限制。如图1b所示，本实施例的磊晶结构层122的剖面形状可以为梯形。也即，微型发光元件120的磊晶结构层122的宽度由第一型半导体层122a往第二型半导体层122c的方向逐渐递减，可降低后续共电极130a的制作难度。更进一步来说，微型发光元件120的磊晶结构层122的第一型半导体层122a与第二型半导体层122c的最大宽度差值可以视产品设计的实际需求而介于0微米至5微米之间作调整。然而，于其他未示出的实施例中，第一型半导体层的宽度也可以等于第二型半导体层的宽度，于此并不加以限制。此外，本实施例的第一型半导体层122a的厚度可以大于第二型半导体层122c的厚度。具体来说，第一型半导体层122a的厚度可以介于1微米至5微米之间，发光层122b的厚度可以介于0.1微米至1微米之间，且第二型半导体层122c的厚度可以介于0.1微米至0.5微米之间，而使磊晶结构层122的整体厚度可以控制于1微米至6微米之间，用以确保后续制程的良率与终端产品的特性。

请继续参照图1b，本实施例的共电极130a具体化是直接接触每一微型发光元件120的第二型电极126的侧面s1，且通过连接微型发光元件120的第二型电极126的侧面s1而使设置于驱动基板110上的微型发光元件120彼此电性连接。具体来说，本实施例的共电极130a不覆盖微型发光元件120的第二型电极126的上表面s2，使微型发光元件120具有高开口率。如此一来，微型发光元件120的发光层122b所产生的光线得以具有优异的正面出光效率。此处，共电极130a的厚度实质上等于第二型电极126的厚度。值得一提的是，由于第二型电极126相较于第一型电极124可具有较大的厚度，使得共电极130a与第二型电极126的侧面s1具有更大的接触面积，藉此可以提升共电极130a与第二型电极126之间的接合可靠度以及电流传输能力。特别说明的是，共电极130a与每一第二型电极126的侧面s1的接触面积与每一第二型电极126的侧面s1的面积的比值介于0.3至1，小于0.3可能会使接触面积不够而影响电流传输。更佳地，比值介于0.6至1，可有更佳的电性连接。此处，共电极130a与每一第二型电极126的侧面s1的接触面积等同于每一第二型电极126的侧面s1的面积。此处，共电极130a的材料具体化为金属，可以为例如是银、金、铬、铜、铂、锡、镍、钛、铝或是上述金属的合金，能具有较佳的导电率。在此需说明的是，尽管使用金属作为共电极130a的透光率会小于微型发光元件120的第二型电极126的透光率，然而本实施例的共电极130a并没有覆盖第二型电极126的上表面s2，因此并不会影响微型发光元件120的正面出光效率。且使用电阻率低的金属作为共电极130a，可使共电极130a与第二型半导体层122c间具有更佳的欧姆接触。此外，相较于传统制程使用氧化铟锡(ito)等透明金属氧化物作为共电极而言，使用金属材质作为共电极130a的导电率可以提升10倍至10²倍，而使横向流通整体显示装置100a的电流传输能力等电气特性明显提升。且金属具有延展性，使用金属作为共电极130a可以降低共电极130a制作难度。

另须说明的是，本发明并不限定共电极130a的整体型态及其与第二型电极126介面的覆盖关系。具体来说，本实施例的共电极130a在每一微型发光元件120之间呈现波浪状的延伸，使共电极130a于制作时不会因为过高的断差而降低良率，然而于其他实施例中，共电极130a也可以大致平坦地延伸于每一微型发光元件120之间。此外，在其他未示出的实施例中，共电极也可能因蚀刻速率等因素造成的制程误差，而使共电极略微地部分覆盖第二型电极的上表面，只要不影响微型发光元件的整体正面出光效率，皆属本发明所欲保护的范畴。

再者，请再同时参照图1a与图1b，本实施例的显示装置100a还包括接合垫140，配置于驱动基板110上，且位于微型发光元件120的第一型电极124与驱动基板110之间。更具体来说，本实施例的接合垫140包括多个接合部142，分散地配置于驱动基板110上，其中每一接合部142对应地设置于每一微型发光元件120的第一型电极124与驱动基板110之间，使每一微型发光元件120经由接合部142与驱动基板110的扫描线驱动电路114、数据线驱动电路116以及控制电路118电性连接。

此外，本实施例的显示装置100a可还包括隔离层150，配置于驱动基板110上，且至少覆盖微型发光元件120的第一型电极124，而共电极130a位于隔离层150上。更具体来说，隔离层150设置于共电极130a与驱动基板110之间，且覆盖接合部142以及微型发光元件120的磊晶结构层122与第一型电极124，用以将共电极130a与其他导体构件电性绝缘，以避免显示装置100a短路。换言之，本实施例的共电极130a不会直接接触微型发光元件120的磊晶结构层122与第一型电极124以及接合部142。此处，隔离层150的材质可以为例如是光感材料(例如光阻)、热感材料(例如高分子胶材)、氧化硅(siox)、氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)或氮化硅(sinx)等的绝缘材料，但不以此为限。特别说明的是，此处共电极130a是与隔离层150的表面152a共形设置，因此可以降低共电极130a的制作难度。

简言之，本实施例的显示装置100a是通过在微型发光元件120的第二型电极126的侧面s1设置横向的共电极130a，使得微型发光元件120暴露出第二型电极126的上表面s2，而保有微型发光元件120的正向出光效率。再者，使用金属材质的共电极130a也可相较于现有采用透明金属氧化物(如ito)的共电极具有更好的导电率，可提升显示装置100a的横向导电率，故本实施利的显示装置100a具有优异的电流传输能力。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2示出为本发明的另一实施例的一种显示装置的局部剖面示意图。请同时参照图1b与图2，本实施例的显示装置100b与图1b的显示装置100a相似，两者的差异在于：本实施例的显示装置100b还包括多个绝缘结构层170，每一绝缘结构层170至少包覆对应的微型发光元件120的磊晶结构层122，且位于磊晶结构层122与隔离层150之间。详细来说，本实施例的绝缘结构层170具体化覆盖对应的微型发光元件120的磊晶结构层122的周围表面s4上。此处，绝缘结构层170于垂直剖面上呈方形，然而于其他未示出的实施例中，绝缘结构层也可以为弧形或其他不规则的形状，本发明并不加以限其型态，只要可以包覆磊晶结构层122的周围表面s4，以避免外界的水气或氧气侵袭磊晶结构层122，均属本发明所欲保护的范畴。特别说明的是，绝缘结构层170也可以覆盖对应的微型发光元件120的第一型电极124的周围表面上，在此并不为限。于此，本实施例的共电极的130b顶面s3与第二型电极126的上表面s1切齐。也即，共电极130b的大致平坦地延伸于每一微型发光元件120之间，且与第二型电极126的上表面并没有高度差，使后续于显示装置100b上做保护层(未示出)以保护共电极130b和微型发光元件120时，能有较佳的制作良率。然而，于其他未示出的实施例中，共电极的顶面也可以与第二型电极的上表面具有高度差，如共电极的顶面略低于第二型电极的上表面，且共电极也可在每一微型发光元件之间呈现波浪状的延伸。此处，绝缘结构层170的材料可以为例如是氧化铝、氮化铝、氧化硅或氮化硅的绝缘材料，但不以此为限。

图3示出为本发明的另一实施例的一种显示装置的局部剖面示意图。请同时参照图2与图3，本实施例的显示装置100c与图2的显示装置100b相似，两者的差异在于：本实施例的接合垫140c为连续性结构，并于驱动基板110上电性连接多个微型发光元件120。于此，接合垫140c电性连接多个微型发光元件120的第一型电极124，以利后续的发光驱动控制，在此并不为限。

图4示出为本发明的另一实施例的显示装置的局部剖面示意图。请同时参照图2与图4，本实施例的显示装置100d与图2的显示装置100b相似，两者的差异在于：本实施例的隔离层150d仅覆盖微型发光元件120的第一型电极124与接合部142。共电极130d与微型发光元件120共形设置，且共电极130d覆盖绝缘结构层170d与第二型电极126的侧面s1。于此，本实施例的隔离层150d的顶面152d与第一型电极124的上表面s5切齐，但并不以此为限。此处，绝缘结构层170d覆盖磊晶结构层122与部分第二型电极126的侧面s1，且位于磊晶结构层122与共电极130d之间。具体来说，本实施例的共电极130d经由隔离层150d与第一型电极124及接合部142电性绝缘，而经由绝缘结构层170d与磊晶结构层122电性绝缘。在本实施例中，绝缘结构层170d除了覆盖磊晶结构层122外，更延伸至覆盖部分第二型电极126的侧面s1，以确保显示装置100d不会因共电极130d与磊晶结构层122导通而造成显示装置100d短路，但于未示出出的实施例中，绝缘结构层也可不覆盖部分第二型电极的侧面，在此并不为限。此外，共电极130d在设置有微型发光元件120的地方会具有与微型发光元件120的梯形剖面类似的正梯形剖面，而于微型发光元件120之间具有倒梯形剖面。较佳地，共电极130d的顶面s3在垂直剖面上具有第一垂直高度h1，微型发光元件120于垂直剖面上具有第二垂直高度h2，且第一垂直高度h1与第二垂直高度h2的比值介于0.1至1之间，小于0.1会使共电极130d与第二型电极126的侧面s1的接触面积不够，大于1会增加共电极130d的制作难度。较佳的，比值介于0.1至0.5之间。特别说明的是，此处共电极130d覆盖发光层122b的侧面s6，因此由发光层122b所发出的侧光可以被反射至微型发光元件120正向出光面，增加正向出光的效率。

图5示出为本发明的另一实施例的一种显示装置的局部剖面示意图。请同时参照图4与图5，本实施例的显示装置100e与图4的显示装置100d相似，两者的差异在于：本实施例的共电极130e的材料可以为例如是聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸(pedot:pss)及其混合物的导电高分子材料，且可以通过例如是涂布等方向制作共电极130e于驱动基板110上。举例来说，聚二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸为液态材料且具有良好的电导率、光和热稳定性与高光穿透率，故适宜作为共电极130e的材料。此处，共电极130e的顶面s3与第二型电极126的上表面s2于垂直方向的剖面上具有高度差h3，而使微型发光元件120除了可以正向出光外，也具有侧向出光。如图5所示，本实施例的共电极130e的顶面s3具体化为略低于第二型电极126的上表面s2。在本实施例中，共电极130a也可以大致平坦地延伸于每一微型发光元件120之间。然而，在其他未示出的实施例中，共电极在每一微型发光元件之间呈现具有高低差波浪状的延伸，在此并不加以限制。

图6示出为本发明的另一实施例的一种显示装置的局部剖面示意图。请同时参照图1b与图6，本实施例的显示装置100f与图1b的显示装置100a相似，两者的差异在于：本实施例的显示装置100f还包括绝缘结构层170f，绝缘结构层170f至少包覆对应的微型发光元件120的磊晶结构层122与第一型电极124。详细来说，本实施例的绝缘结构层170f具体化覆盖对应的微型发光元件120的磊晶结构层122的周围表面s4与第一型电极124的周围表面s4’以及接合部142的周围表面s7，用以将共电极130a与其他导体构件电性绝缘，以避免显示装置100f短路，以及避免外界的水气或氧气侵袭磊晶结构层122、第一型电极124以及接合部142。此处，绝缘结构层170f于垂直剖面上呈方形，然而于其他未示出的实施例中，绝缘结构层也可以为弧形或其他不规则的形状，本发明并不加以限其型态，只要可以包覆磊晶结构层122的周围表面s4、第一型电极124的周围表面s4’以及接合部142的周围表面s7，以避免外界的水气或氧气侵袭磊晶结构层122、第一型电极124以及接合部142，且将共电极130a与其他导体构件电性绝缘，均属本发明所欲保护的范畴。

图7示出为本发明的另一实施例的一种显示装置的局部剖面示意图。请同时参照图6与图7，本实施例的显示装置100g与图6的显示装置100f相似，两者的差异在于：本实施例的显示装置100g还包括配置于第二型电极126与共电极130g上的透明电极180，其中透明电极180直接接触且电性连接第二型电极126与共电极130g。详细来说，本实施例的共电极130g并未直接接触第二型电极126，而是通过透明电极180电性连接第二型电极126。此处，透明电极180的厚度与第二型电极126的厚度的比值小于等于0.4。更佳的，透明电极180的厚度与第二型电极126的厚度的比值小于等于0.15，能减少对微型发光元件120的遮光。更具体来说，透明电极180是厚度电小于等于1000埃的透明导电薄膜，例如是氧化铟锡(ito)或氧化铟锌(indiumzincoxide,izo)。由于透明电极180的厚度远小于一般现有的厚共电极，因此不会阻碍微型发光元件120出光。且透明电极180是辅助第二型电极126与共电极130g的电性连接，主要仍是通过共电极130g进行电流传导，使共电极130g与第二型半导体层122c间具有更佳的欧姆接触，因此仍可保有良好的导电率。此处，透明电极180整面配置于第二型电极126与共电极130g上，然而于其他未示出的实施例中，透明电极180也可部分配置于第二型电极126与共电极130g上，以增加微型发光元件120的出光，本发明并不加以限其型态。

综上所述，本发明的显示装置包括暴露出微型发光元件的第二型电极的上表面且与第二型电极电性连接的共电极，因此微型发光元件可以保有良好的正向出光效率且具有良好的导电效率。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。