CN120548006A - 透明显示装置及拼接显示装置 - Google Patents

Abstract

一种透明显示装置，包括电路基板、微型发光二极管、保护层以及阻水结构。电路基板具有穿透区以及非穿透区。微型发光二极管设置于非穿透区上，且接合至电路基板。保护层设置于非穿透区上，且覆盖微型发光二极管的顶面以及侧壁。微型发光二极管与阻水结构被保护层隔开，且阻水结构包括重叠于微型发光二极管的顶面的开口。

Description

透明显示装置及拼接显示装置

技术领域

本发明涉及一种透明显示装置及拼接显示装置。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，LED)显示装置是一种高效能的光源技术，广泛应用于显示器、照明与多媒体设备。其结构通常包括多个微型发光二极管(micro LED)排成的阵列，并通过驱动电路控制每个微型发光二极管的发光状态，以呈现高解析度和高亮度的显示效果。为了提升装置的稳定性与寿命，通常会使用封装技术来隔绝外部环境中的水气与杂质。

然而，当显示装置受到水气侵入时，可能导致多种问题，例如金属电极的腐蚀以及发光效率降低等。这些问题不仅会影响显示品质，还可能缩短装置的使用寿命。因此，水气屏蔽技术成为关键设计考量。

发明内容

本发明提供一种透明显示装置及拼接显示装置。

本发明的至少一实施例提供一种透明显示装置，其包括电路基板、微型发光二极管、保护层以及阻水结构。电路基板具有穿透区以及非穿透区。微型发光二极管设置于非穿透区上，且接合至电路基板。保护层设置于非穿透区上，且覆盖微型发光二极管的顶面以及侧壁。微型发光二极管与阻水结构被保护层隔开，且阻水结构包括重叠于微型发光二极管的顶面的开口。

本发明的至少一实施例提供一种拼接显示装置，其包括两个以上的透明显示装置拼接在一起。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种透明显示装置的局部剖面示意图。

图2是依照本发明的一实施例的一种透明显示装置的局部剖面示意图。

图3是依照本发明的一实施例的一种透明显示装置的局部剖面示意图。

图4A至图4C是制造图1的透明显示装置的制造方法的一些阶段的剖面示意图。

图5是依照本发明的一实施例的一种透明显示装置的局部剖面示意图。

图6是依照本发明的一实施例的一种透明显示装置的局部剖面示意图。

图7是依照本发明的一实施例的一种透明显示装置的微型发光二极管与导电层的俯视示意图。

图8依照本发明的一实施例的一种透明显示装置的微型发光二极管与导电层的俯视示意图。

图9是本发明的一些实施例的透明显示装置的制造方法的流程图。

图10A是本发明的一实施例的拼接显示装置的俯视示意图。

图10B是沿着图10A的线A-A’的剖面示意图。

其中附图标记说明如下：

10A,10B,10C,10D,10E:透明显示装置

100:电路基板

110:透明基板

112:缓冲层

113:第一绝缘层

114:第二绝缘层

115:第一缓冲层

116:第二缓冲层

117:第三缓冲层

118:第四缓冲层

119:钝化层

120:半导体层

130:第一导电图案层

131:栅极

132:导电特征

140:第二导电图案层

150:第三导电图案层

151:第一源极/漏极

152:第二源极/漏极

153:导电特征

160:第四导电图案层

170:第五导电图案层

180:第六导电图案层

181,182:接垫

191:第三绝缘层

192:第四绝缘层

193:第五绝缘层

200:微型发光二极管

200s,300s:侧壁

200t,300t:顶面

210:接点

300:保护层

400:阻水结构

400H:开口

410:氧化物层

420:氮化物层

500:封装层

600:导电层

600H:通孔

BM:黑矩阵

S1,S2,S3,S4,S5,S6:步骤

T:主动元件

TR:穿透区

NTR:非穿透区。

具体实施方式

图1是依照本发明的一实施例的一种透明显示装置10A的局部剖面示意图。请参考图1，透明显示装置10A包括电路基板100、微型发光二极管200、保护层300、阻水结构400以及封装层500。

电路基板100具有穿透区TR以及非穿透区NTR。在一些实施例中，电路基板100的穿透区TR由透明材料构成，使得光线能够穿过电路基板100的穿透区TR；而电路基板100的非穿透区NTR包含非透明的材料(例如金属材料、半导体材料等)。

在一些实施例中，电路基板100包括透明基板110。透明基板110的材料包括玻璃、有机材料或其他合适的材料。透明基板110可为硬质基板、可挠式基板或可拉伸基板。在一些实施例中，缓冲层112设置于透明基板110的表面。

在本实施例中，电路基板100包含多层导电图案层以及多层绝缘层。举例来说，电路基板100包含半导体层120、第一绝缘层113、第一导电图案层130、第二绝缘层114、第二导电图案层140、第三绝缘层191、第三导电图案层150、第四绝缘层192、第一缓冲层115、第四导电图案层160、第五绝缘层193、第二缓冲层116、第五导电图案层170、第三缓冲层117、黑矩阵BM、第四缓冲层118、第六导电图案层180以及钝化层119。在一些实施例中，电路基板100中的半导体层导电图案层、绝缘层以及缓冲层的数量可以依照需求而进行调整。

半导体层120位于缓冲层112上。在一些实施例中，半导体层120为单层或多层结构，其包含非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶硅、有机半导体材料、氧化物半导体材料(例如：铟锌氧化物、铟镓锌氧化物或是其他合适的材料、或上述材料的组合)或其他合适的材料或上述材料的组合。在本实施例中，半导体层120包含通道区以及位于通道区两侧的掺杂区。在一些实施例中，掺杂区包括轻掺杂区以及重掺杂区。

第一绝缘层113位于半导体层120上。

第一导电图案层130位于第一绝缘层113上，且包括栅极131以及导电特征132。栅极131重叠于半导体层120的通道区。导电特征132例如为信号线或其他导电结构。

第二绝缘层114位于第一导电图案层130上。第二导电图案层140位于第二绝缘层114上。第二导电图案层140例如包括信号线或其他导电结构。在一些实施例中，第二绝缘层114以及第二导电图案层140可以被省略。

第三绝缘层191位于第二导电图案层140以及第二绝缘层114上。在一些实施例中，第三绝缘层191也可以称为层间介电层。

第三导电图案层150位于第三绝缘层191上，且包括第一源极/漏极151、第二源极/漏极152以及导电特征153。第一源极/漏极151以及第二源极/漏极152穿过第三绝缘层191、第二绝缘层114以及第一绝缘层113，并连接至半导体层120的掺杂区。导电特征153例如为信号线或其他导电结构。

在本实施例中，主动元件T位于透明基板110之上，且包括半导体层120、栅极131、第一源极/漏极151以及第二源极/漏极152。在本实施例中，主动元件T是以顶部栅极型的薄膜电晶体为例，但本发明不以此为限。在其他实施例中，主动元件T也可以是底部栅极型薄膜电晶体、双栅极型或其他类型的薄膜电晶体。

第四绝缘层192位于第三导电图案层150上。在一些实施例中，第四绝缘层192也可以称为平坦化层。

第一缓冲层115位于第四绝缘层192上。第四导电图案层160位于第一缓冲层115上。部分的第四导电图案层160形成穿过第四绝缘层192并连接至第三导电图案层150的导电通孔。在本实施例中，第一缓冲层115仅位于第四绝缘层192的顶面上，且位于第四绝缘层192的顶面与第四导电图案层160之间。在其他实施例中，第一缓冲层115除了位于第四绝缘层192的顶面上以外，还会填入第四绝缘层192的通孔中，并横向的环绕第四导电图案层160连接至第三导电图案层150的导电通孔。

第五绝缘层193位于四导电图案层160上。在一些实施例中，第五绝缘层193也可以称为平坦化层。

第二缓冲层116位于第五绝缘层193上。第五导电图案层170位于第二缓冲层116上。部分的第五导电图案层170形成穿过第五绝缘层193并连接至第四导电图案层160的导电通孔。在本实施例中，第二缓冲层116仅位于第五绝缘层193的顶面上，且位于第五绝缘层193的顶面与第五导电图案层170之间。在其他实施例中，第二缓冲层116除了位于第五绝缘层193的顶面上以外，还会填入第五绝缘层193的通孔中，并横向的环绕第五导电图案层170连接至第四导电图案层160的导电通孔。

第三缓冲层117位于第五导电图案层170上。黑矩阵BM位于第三缓冲层117上。

第四缓冲层118位于黑矩阵BM上。第六导电图案层180位于第四缓冲层118上，且包括多个接垫181,182。在本实施例中，接垫181通过第五导电图案层170以及第四导电图案层160而电性连接至主动元件T的第一源极/漏极151。

钝化层119上覆于接垫181,182。在一些实施例中，钝化层119的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其他合适的绝缘材料。

在本实施例中，半导体层120、第一导电图案层130、第二导电图案层140、第三导电图案层150、第四导电图案层160、第五导电图案层170、黑矩阵BM以及第六导电图案层180分布于电路基板100的非穿透区NTR中。第一绝缘层113、第二绝缘层114、第三绝缘层191、第四绝缘层192、第一缓冲层115、第五绝缘层193、第二缓冲层116、第三缓冲层117、第四缓冲层118以及钝化层119设置于非穿透区NTR中，且这些层中的至少一部份从非穿透区NTR延伸至穿透区TR。举例来说，第一绝缘层113、第二绝缘层114、第三绝缘层191、第四绝缘层192、第五绝缘层193、第三缓冲层117、第四缓冲层118以及钝化层119从非穿透区NTR延伸至穿透区TR，而第一缓冲层115以及第二缓冲层116仅设置于非穿透区NTR而未延伸至穿透区TR。通过移除穿透区TR中的第一缓冲层115以及第二缓冲层116，可以提升穿透区TR的穿透率。

微型发光二极管200设置于电路基板100的非穿透区NTR上。在本实施例中，微型发光二极管200包含水平式发光二极管，但本揭露不以此为限。在其他实施例中，微型发光二极管200包含垂直式发光二极管或其他类型的发光二极管。黑矩阵BM位于透明基板110上方，且位于微型发光二极管200周围。在一些实施例中，黑矩阵BM不重叠于微型发光二极管200。

微型发光二极管200接合至电路基板100。举例来说，微型发光二极管200接合至接垫181,182，且微型发光二极管200与接垫181,182之间的接点210包括焊料、导电胶或其他合适的导电结构。接点210穿过钝化层119，且钝化层119环绕接点210。

保护层300设置于电路基板100的非穿透区NTR上，且覆盖微型发光二极管的顶面200t以及侧壁200s。在一些实施例中，保护层300形成于钝化层119上，并填入微型发光二极管200与钝化层119之间。在一些实施例中，保护层300环绕微型发光二极管200以及微型发光二极管200和接垫181,182之间的接点210，以保护微型发光二极管200与接点210。在一些实施例中，保护层300包括光阻、透明光学胶或其他合适的材料，且具有上窄下宽的结构。

阻水结构400位于保护层300上，且微型发光二极管200与阻水结构400被保护层300隔开。阻水结构400从保护层300的顶面300t沿着保护层300的侧壁300s延伸至钝化层119，并覆盖保护层300与钝化层119之间的边界，避免水气从保护层300与钝化层119之间的介面扩散至微型发光二极管200。

在一些实施例中，阻水结构400包括多层结构，例如包括氧化物层410(例如包括氧化硅或其他合适的氧化物)以及重叠于氧化物层410的氮化物层420(例如包括氮化硅或其他合适的氮化物)。在一些实施例中，阻水结构400还可以包括更多的绝缘层。

阻水结构400包括重叠于微型发光二极管200的顶面200t的开口400H，借此减少阻水结构400对微型发光二极管200发出的光线造成干扰(例如折射)。在本实施例中，氧化物层410与氮化物层420的形状是利用相同的掩膜图案定义的，因此，氧化物层410于透明基板110上的垂直投影形状实质上等于氮化物层420于透明基板110上的垂直投影形状，且氧化物层410的侧壁与氮化物层420的侧壁对齐。然而，在其他实施例中，氧化物层410与氮化物层420的形状也可以由不同的掩膜图案定义，使氧化物层410于透明基板110上的垂直投影形状不等于氮化物层420于透明基板110上的垂直投影形状，如图2的透明显示装置10B所示。在透明显示装置10B中，氮化物层420可覆盖氧化物层410的侧壁。

回到图1，在本实施例中，阻水结构400设置于非穿透区NTR上，且不重叠于穿透区TR，借此增加穿透区TR的穿透率。然而，在其他实施例中，阻水结构400重叠于穿透区TR，如图3的透明显示装置10C所示。

回到图1，封装层500覆盖阻水结构400以及保护层300。在本实施例中，封装层500填入阻水结构400的开口400H，并通过的开口400H接触保护层300。在一些实施例中，封装层500的材料包括透明树脂、透明胶、透明硅氧烷或其他合适的材料。

图4A至图4C是制造图1的透明显示装置10A的制造方法的一些阶段的剖面示意图。请参考图4A，将微型发光二极管200接合至电路基板100的接垫181,182。举例来说，通过巨量转移工艺将微型发光二极管200从生长基板或中介基板转移至电路基板100上，接着通过焊料、导电胶或其他连接结构将微型发光二极管200连接至电路基板100。

请参考图4B，于微型发光二极管200上形成保护层300。举例来说，将光阻材料涂布于电路基板100上，接着通过曝光工艺与显影工艺形成包覆微型发光二极管200的保护层300。在一些实施例中，每个保护层300覆盖一个或多个微型发光二极管200。

请参考图4C，形成阻水结构400于保护层300上。举例来说，依序沉积氧化物材料层以及氮化物材料层，接着以遮罩图案蚀刻前述积氧化物材料层以及氮化物材料层，以形成氧化物层410以及氮化物层420。由于氧化物层410与氮化物层420是利用同一个遮罩图案定义出来的，氧化物层410与氮化物层420具有相同的垂直投影形状，且氧化物层410的侧壁对齐于氮化物层420的侧壁。

在其他实施例中，氧化物材料层以及氮化物材料层也可分别利用不同的遮罩图案定义。举例来说，在沉积氧化物材料层后，先利用第一个遮罩图案蚀刻氧化物材料层以获得氧化物层410。接着在氧化物层410上沉积氮化物材料层。然后利用第二个遮罩图案蚀刻氮化物材料层以获得氮化物层420，获得如图2所示的阻水结构400。

最后，形成封装层500于阻水结构400以及保护层300上，如图1所示。

图5是依照本发明的一实施例的一种透明显示装置10D的局部剖面示意图。在此必须说明的是，图5的实施例沿用图1的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似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考前述实施例，在此不赘述。

图5的透明显示装置10D与图1的显示装置图10A的差异在于：透明显示装置10D还包括导电层600。

导电层600夹在保护层300与阻水结构400之间，且位于微型发光二极管200的侧壁200s与阻水结构400之间。导电层600从保护层300的顶面300t沿着保护层300的侧壁300s延伸至钝化层119。在一些实施例中，形成导电层600的方式包括蒸镀、涂布、化学气象沉积、物理气象沉积、原子层沉积或其他合适的工艺。

在本实施例中，导电层600位于非穿透区NTR上，且不重叠于穿透区TR。导电层600可做为抗静电结构，用于减少静电对元件造成的伤害。由于将抗静电结构设置在微型发光二极管200周围，可以不用在透明显示装置10D的周边区另外设置其他抗静电结构(例如抗静电环)，因此，可以减少透明显示装置10D的边框尺寸。在一些实施例中，导电层600连接至接地电压或其他直流电压。

在一些实施例中，导电层600包括透明导电材料，例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟镓锌氧化物或其他合适的材料。在导电层600包括透明导电材料的实施例中，导电层600可以从非穿透区NTR延伸至穿透区TR，并重叠于穿透区TR。

在一些实施例中，导电层600具有重叠于微形发光二极管200的顶面200t的通孔600H。在本实施例中，导电层600以及阻水结构400的氧化物层410与氮化物层420是利用同一个遮罩图案定义出来的，因此导电层600、氧化物层410与氮化物层420于透明基板110上具有相同的垂直投影形状，且通孔600H的侧壁对齐于开口400H的侧壁。然而，在其他实施例中，导电层600可以与阻水结构400利用不同的遮罩图案来定义。举例来说，先利用遮罩图案蚀刻导电材料层以获得包含通孔600H的导电层600。接着才在导电层600上形成阻水结构400。在这种情况下，导电层600于透明基板110上的垂直投影形状可以不同于氧化物层410于透明基板110上的垂直投影形状以及氮化物层420于透明基板110上的垂直投影形状，如图6的透明显示装置10E所示。

封装层500覆盖阻水结构400以及保护层300，且填入阻水结构400的开口400H以及遮蔽结构600的通孔600H，并接触保护层300。

图7是依照本发明的一实施例的一种透明显示装置的微型发光二极管200与导电层600的俯视示意图。在此必须说明的是，图7的实施例沿用图6的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似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考前述实施例，在此不赘述。

请参考图7，在本实施例中，每个像素包括多个微型发光二极管200。举例来说，相邻的三个微型发光二极管200构成一个像素，且分别为红色微型发光二极管、绿色微型发光二极管以及蓝色微型发光二极管。微型发光二极管200接合至接垫181,182。

导电层600在俯视图中包括网状结构610以及遮蔽结构620。网状结构610重叠于非穿透区NTR，且网状结构610下方包括黑矩阵、多条信号线以及其他导电特征(图7未显示，请参考图5)。遮蔽结构620从网状结构610往微型发光二极管200延伸，且具有重叠于微型发光二极管200的顶面的通孔600H。阻水结构400(图7未显示，请参考图5)形成于遮蔽结构620上，且遮蔽结构620的通孔600H重叠于阻水结构400的开口400H。

在本实施例中，每个遮蔽结构620重叠于一个微型发光二极管200，但本揭露不以此为限。在其他实施例中，单一个微型发光二极管200重叠于多个微型发光二极管200，如图8所示。

图9是本发明的一些实施例的透明显示装置的制造方法的流程图。请参考图9，在步骤S1，将微型发光二极管接合至电路基板，如图4A所示。

可选地，在步骤S2，测试微型发光二极管，并对故障的微型发光二极管进行修复。

在步骤S3，形成保护层以覆盖微形发光二极管，如图4B所示。在一些实施例中，保护层覆盖的微形发光二极管可以是修复后的微形发光二极管或未经修复的微形发光二极管。

可选地，在步骤S4，形成导电层。包含导电层的透明显示装置如图5或图6所示。

在步骤S5，形成阻水结构，如图4C所示。

最后，在步骤S6，形成封装层，如图1所示。

图10A是本发明的一实施例的拼接显示装置的俯视示意图。图10B是沿着图10A的线A-A’的剖面示意图。请参考图10A与图10B，在本实施例中，两个以上的透明显示装置10A拼接在一起以构成拼接显示装置。在本实施例中，以图1以及其相关段落所描述的透明显示装置10A为例，但本发明不以此为限。在其他实施例中，将多个其他实施例所描述的透明显示装置拼接在一起以构成拼接显示装置。

在本实施例中，通过保护层300以及阻水结构400的设置，可以防止从透明显示装置10A的边缘进入的水气对微型发光二极管200造成损害。因此，可以将微型发光二极管200设置在距离透明显示装置10A的边缘很近的位置，借此达成窄边框或无缝拼接的目的。

Claims (10)

1.一种透明显示装置，包括：

一电路基板，具有一穿透区以及一非穿透区；

一微型发光二极管，设置于该非穿透区上，且接合至该电路基板；

一保护层，设置于该非穿透区上，且覆盖该微型发光二极管的顶面以及侧壁；以及

一阻水结构，其中该微型发光二极管与该阻水结构被该保护层隔开，且该阻水结构包括重叠于该微型发光二极管的该顶面的一开口。

2.如权利要求1所述的透明显示装置，其中该阻水结构不重叠于该穿透区。

3.如权利要求1所述的透明显示装置，其中该阻水结构重叠于该穿透区。

4.如权利要求1所述的透明显示装置，还包括：

一导电层，夹在该保护层与该阻水结构之间，且该导电层位于该微型发光二极管的该侧壁与该阻水结构之间，其中该导电层在俯视图中包括网状结构。

5.如权利要求4所述的透明显示装置，其中该导电层连接至接地电压。

6.如权利要求1所述的透明显示装置，其中该保护层包括光阻或透明光学胶，且环绕该微型发光二极管与该电路基板之间的接点。

7.如权利要求1所述的透明显示装置，其中该阻水结构包括多层结构。

8.如权利要求1所述的透明显示装置，其中该电路基板包括：

一透明基板；

一黑矩阵，位于该透明基板上方，且位于该微型发光二极管周围；

一接垫，位于该透明基板上方，其中该微型发光二极管接合至该接垫；

一钝化层，上覆于该接垫，且环绕该微型发光二极管与该接垫之间的接点，其中该保护层形成于该钝化层上，且环绕该微型发光二极管与该接点，且其中该阻水结构从该保护层的顶面沿着该保护层的侧面延伸至该钝化层，其中该阻水结构包括一氧化物层以及重叠于该氧化物层的一氮化物层，且该氧化物层于该透明基板上的垂直投影形状实质上等于该氮化物层于该透明基板上的垂直投影形状；以及

一封装层，覆盖该阻水结构以及该保护层，其中该封装层填入该阻水结构的该开口，并接触该保护层。

9.如权利要求1至权利要求8中任一项所述的透明显示装置，其中该电路基板包括：

一透明基板；

一黑矩阵，位于该透明基板上方，且位于该微型发光二极管周围；

一接垫，位于该透明基板上方，其中该微型发光二极管接合至该接垫；

一钝化层，上覆于该接垫，且环绕该微型发光二极管与该接垫之间的接点，其中该保护层形成于该钝化层上，且环绕该微型发光二极管与该接点；

一导电层，从该保护层的顶面沿着该保护层的侧面延伸至该钝化层，且包括：

一网状结构，重叠于该非穿透区；

一遮蔽结构，从该网状结构往该微型发光二极管延伸，且具有重叠于该微型发光二极管的该顶面的一通孔，其中该阻水结构形成于该遮蔽结构上，且该遮蔽结构的该通孔重叠于该阻水结构的该开口；以及

一封装层，覆盖该阻水结构以及该保护层，其中该封装层填入该阻水结构的该开口以及该遮蔽结构的该通孔，并接触该保护层。

10.一种拼接显示装置，包括：

两个以上的如权利要求1所述的透明显示装置拼接在一起。