TWI897775B

TWI897775B - 透明顯示裝置及拼接顯示裝置

Info

Publication number: TWI897775B
Application number: TW113150383A
Authority: TW
Inventors: 郭庭瑋; 張書瀚; 葉家宏; 黃書豪; 彭佳添
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2024-12-24
Filing date: 2024-12-24
Publication date: 2025-09-11
Also published as: CN120548006A

Abstract

一種透明顯示裝置，包括電路基板、微型發光二極體、保護層以及阻水結構。電路基板具有穿透區以及非穿透區。微型發光二極體設置於非穿透區上，且接合至電路基板。保護層設置於非穿透區上，且覆蓋微型發光二極體的頂面以及側壁。微型發光二極體與阻水結構被保護層隔開，且阻水結構包括重疊於微型發光二極體的頂面的開口。

Description

透明顯示裝置及拼接顯示裝置

本發明是有關於一種透明顯示裝置及拼接顯示裝置。

發光二極體(light emitting diode，LED)顯示裝置是一種高效能的光源技術，廣泛應用於顯示器、照明與多媒體設備。其結構通常包括多個微型發光二極體(micro LED)排成的陣列，並藉由驅動電路控制每個微型發光二極體的發光狀態，以呈現高解析度和高亮度的顯示效果。為了提升裝置的穩定性與壽命，通常會使用封裝技術來隔絕外部環境中的水氣與雜質。

然而，當顯示裝置受到水氣侵入時，可能導致多種問題，例如金屬電極的腐蝕以及發光效率降低等。這些問題不僅會影響顯示品質，還可能縮短裝置的使用壽命。因此，水氣屏蔽技術成為關鍵設計考量。

本發明提供一種透明顯示裝置及拼接顯示裝置。

本發明的至少一實施例提供一種透明顯示裝置，其包括電路基板、微型發光二極體、保護層以及阻水結構。電路基板具有穿透區以及非穿透區。微型發光二極體設置於非穿透區上，且接合至電路基板。保護層設置於非穿透區上，且覆蓋微型發光二極體的頂面以及側壁。微型發光二極體與阻水結構被保護層隔開，且阻水結構包括重疊於微型發光二極體的頂面的開口。

本發明的至少一實施例提供一種拼接顯示裝置，其包括兩個以上的透明顯示裝置拼接在一起。

10A,10B,10C,10D,10E:透明顯示裝置

100:電路基板

110:透明基板

112:緩衝層

113:第一絕緣層

114:第二絕緣層

115:第一緩衝層

116:第二緩衝層

117:第三緩衝層

118:第四緩衝層

119:鈍化層

120:半導體層

130:第一導電圖案層

131:閘極

132:導電特徵

140:第二導電圖案層

150:第三導電圖案層

151:第一源極/汲極

152:第二源極/汲極

153:導電特徵

160:第四導電圖案層

170:第五導電圖案層

180:第六導電圖案層

181,182:接墊

191:第三絕緣層

192:第四絕緣層

193:第五絕緣層

200:微型發光二極體

200s,300s:側壁

200t,300t:頂面

210:接點

300:保護層

400:阻水結構

400H:開口

410:氧化物層

420:氮化物層

500:封裝層

600:導電層

600H:通孔

BM:黑矩陣

S1,S2,S3,S4,S5,S6:步驟

T:主動元件

TR:穿透區

NTR:非穿透區

圖1是依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置的局部剖面示意圖。

圖2是依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置的局部剖面示意圖。

圖3是依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置的局部剖面示意圖。

圖4A至圖4C是製造圖1的透明顯示裝置的製造方法的一些階段的剖面示意圖。

圖5是依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置的局部剖面示意圖。

圖6是依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置的局部剖面示意圖。

圖7是依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置的微型發光二極體與導電層的上視示意圖。

圖8依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置的微型發光二極體與導電層的上視示意圖。

圖9是本發明的一些實施例的透明顯示裝置的製造方法的流程圖。

圖10A是本發明的一實施例的拼接顯示裝置的上視示意圖。

圖10B是沿著圖10A的線A-A’的剖面示意圖。

圖1是依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置10A的局部剖面示意圖。請參考圖1，透明顯示裝置10A包括電路基板100、微型發光二極體200、保護層300、阻水結構400以及封裝層500。

電路基板100具有穿透區TR以及非穿透區NTR。在一些實施例中，電路基板100的穿透區TR由透明材料構成，使得光線能夠穿過電路基板100的穿透區TR；而電路基板100的非穿透區NTR包含非透明的材料(例如金屬材料、半導體材料等)。

在一些實施例中，電路基板100包括透明基板110。透明基板110的材料包括玻璃、有機材料或其他合適的材料。透明基板110可為硬質基板、可撓式基板或可拉伸基板。在一些實施例中，緩衝層112設置於透明基板110的表面。

在本實施例中，電路基板100包含多層導電圖案層以及多層絕緣層。舉例來說，電路基板100包含半導體層120、第一絕緣層113、第一導電圖案層130、第二絕緣層114、第二導電圖案層140、第三絕緣層191、第三導電圖案層150、第四絕緣層192、第一緩衝層115、第四導電圖案層160、第五絕緣層193、第二緩衝層116、第五導電圖案層170、第三緩衝層117、黑矩陣BM、第四緩衝層118、第六導電圖案層180以及鈍化層119。在一些實施例中，電路基板100中的半導體層導電圖案層、絕緣層以及緩衝層的數量可以依照需求而進行調整。

半導體層120位於緩衝層112上。在一些實施例中，半導體層120為單層或多層結構，其包含非晶矽、多晶矽、微晶矽、單晶矽、有機半導體材料、氧化物半導體材料(例如：銦鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或是其他合適的材料、或上述材料之組合)或其他合適的材料或上述材料之組合。在本實施例中，半導體層120包含通道區以及位於通道區兩側的摻雜區。在一些實施例中，摻雜區包括輕摻雜區以及重摻雜區。

第一絕緣層113位於半導體層120上。

第一導電圖案層130位於第一絕緣層113上，且包括閘極131以及導電特徵132。閘極131重疊於半導體層120的通道區。導電特徵132例如為訊號線或其他導電結構。

第二絕緣層114位於第一導電圖案層130上。第二導電圖案層140位於第二絕緣層114上。第二導電圖案層140例如包括訊號線或其他導電結構。在一些實施例中，第二絕緣層114以及第二導電圖案層140可以被省略。

第三絕緣層191位於第二導電圖案層140以及第二絕緣層114上。在一些實施例中，第三絕緣層191也可以稱為層間介電層。

第三導電圖案層150位於第三絕緣層191上，且包括第一源極/汲極151、第二源極/汲極152以及導電特徵153。第一源極/汲極151以及第二源極/汲極152穿過第三絕緣層191、第二絕緣層114以及第一絕緣層113，並連接至半導體層120的摻雜區。導電特徵153例如為訊號線或其他導電結構。

在本實施例中，主動元件T位於透明基板110之上，且包括半導體層120、閘極131、第一源極/汲極151以及第二源極/汲極152。在本實施例中，主動元件T是以頂部閘極型的薄膜電晶體為例，但本發明不以此為限。在其他實施例中，主動元件T也可以是底部閘極型薄膜電晶體、雙閘極型或其他類型的薄膜電晶體。

第四絕緣層192位於第三導電圖案層150上。在一些實施例中，第四絕緣層192也可以稱為平坦化層。

第一緩衝層115位於第四絕緣層192上。第四導電圖案層160位於第一緩衝層115上。部分的第四導電圖案層160形成穿過第四絕緣層192並連接至第三導電圖案層150的導電通孔。在本實施例中，第一緩衝層115僅位於第四絕緣層192的頂面上，且位於第四絕緣層192的頂面與第四導電圖案層160之間。在其他實施例中，第一緩衝層115除了位於第四絕緣層192的頂面上以外，還會填入第四絕緣層192的通孔中，並橫向的環繞第四導電圖案層160連接至第三導電圖案層150的導電通孔。

第五絕緣層193位於第四導電圖案層160上。在一些實施例中，第五絕緣層193也可以稱為平坦化層。

第二緩衝層116位於第五絕緣層193上。第五導電圖案層170位於第二緩衝層116上。部分的第五導電圖案層170形成穿過第五絕緣層193並連接至第四導電圖案層160的導電通孔。在本實施例中，第二緩衝層116僅位於第五絕緣層193的頂面上，且位於第五絕緣層193的頂面與第五導電圖案層170之間。在其他實施例中，第二緩衝層116除了位於第五絕緣層193的頂面上以外，還會填入第五絕緣層193的通孔中，並橫向的環繞第五導電圖案層170連接至第四導電圖案層160的導電通孔。

第三緩衝層117位於第五導電圖案層170上。黑矩陣BM位於第三緩衝層117上。

第四緩衝層118位於黑矩陣BM上。第六導電圖案層180位於第四緩衝層118上，且包括多個接墊181,182。在本實施例中，接墊181通過第五導電圖案層170以及第四導電圖案層 160而電性連接至主動元件T的第一源極/汲極151。

鈍化層119上覆於接墊181,182。在一些實施例中，鈍化層119的材料包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或其他合適的絕緣材料。

在本實施例中，半導體層120、第一導電圖案層130、第二導電圖案層140、第三導電圖案層150、第四導電圖案層160、第五導電圖案層170、黑矩陣BM以及第六導電圖案層180分布於電路基板100的非穿透區NTR中。第一絕緣層113、第二絕緣層114、第三絕緣層191、第四絕緣層192、第一緩衝層115、第五絕緣層193、第二緩衝層116、第三緩衝層117、第四緩衝層118以及鈍化層119設置於非穿透區NTR中，且這些層中的至少一部份從非穿透區NTR延伸至穿透區TR。舉例來說，第一絕緣層113、第二絕緣層114、第三絕緣層191、第四絕緣層192、第五絕緣層193、第三緩衝層117、第四緩衝層118以及鈍化層119從非穿透區NTR延伸至穿透區TR，而第一緩衝層115以及第二緩衝層116僅設置於非穿透區NTR而未延伸至穿透區TR。通過移除穿透區TR中的第一緩衝層115以及第二緩衝層116，可以提升穿透區TR的穿透率。

微型發光二極體200設置於電路基板100的非穿透區NTR上。在本實施例中，微型發光二極體200包含水平式發光二極體，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，微型發光二極體200包含垂直式發光二極體或其他類型的發光二極體。黑矩陣 BM位於透明基板110上方，且位於微型發光二極體200周圍。在一些實施例中，黑矩陣BM不重疊於微型發光二極體200。

微型發光二極體200接合至電路基板100。舉例來說，微型發光二極體200接合至接墊181,182，且微型發光二極體200與接墊181,182之間的接點210包括焊料、導電膠或其他合適的導電結構。接點210穿過鈍化層119，且鈍化層119環繞接點210。

保護層300設置於電路基板100的非穿透區NTR上，且覆蓋微型發光二極體的頂面200t以及側壁200s。在一些實施例中，保護層300形成於鈍化層119上，並填入微型發光二極體200與鈍化層119之間。在一些實施例中，保護層300環繞微型發光二極體200以及微型發光二極體200和接墊181,182之間的接點210，以保護微型發光二極體200與接點210。在一些實施例中，保護層300包括光阻、透明光學膠或其他合適的材料，且具有上窄下寬的結構。

阻水結構400位於保護層300上，且微型發光二極體200與阻水結構400被保護層300隔開。阻水結構400從保護層300的頂面300t沿著保護層300的側壁300s延伸至鈍化層119，並覆蓋保護層300與鈍化層119之間的邊界，避免水氣從保護層300與鈍化層119之間的介面擴散至微型發光二極體200。

在一些實施例中，阻水結構400包括多層結構，例如包括氧化物層410(例如包括氧化矽或其他合適的氧化物)以及重疊於氧化物層410的氮化物層420(例如包括氮化矽或其他合適的氮化物)。在一些實施例中，阻水結構400還可以包括更多的絕緣層。

阻水結構400包括重疊於微型發光二極體200的頂面200t的開口400H，藉此減少阻水結構400對微型發光二極體200發出的光線造成干擾(例如折射)。在本實施例中，氧化物層410與氮化物層420的形狀是利用相同的罩幕圖案定義的，因此，氧化物層410於透明基板110上的垂直投影形狀實質上等於氮化物層420於透明基板110上的垂直投影形狀，且氧化物層410的側壁與氮化物層420的側壁對齊。然而，在其他實施例中，氧化物層410與氮化物層420的形狀也可以由不同的罩幕圖案定義，使氧化物層410於透明基板110上的垂直投影形狀不等於氮化物層420於透明基板110上的垂直投影形狀，如圖2的透明顯示裝置10B所示。在透明顯示裝置10B中，氮化物層420可覆蓋氧化物層410的側壁。

回到圖1，在本實施例中，阻水結構400設置於非穿透區NTR上，且不重疊於穿透區TR，藉此增加穿透區TR的穿透率。然而，在其他實施例中，阻水結構400重疊於穿透區TR，如圖3的透明顯示裝置10C所示。

回到圖1，封裝層500覆蓋阻水結構400以及保護層300。在本實施例中，封裝層500填入阻水結構400的開口400H，並通過的開口400H接觸保護層300。在一些實施例中，封裝層500的材料包括透明樹脂、透明膠、透明矽氧烷或其他合適的材料。

圖4A至圖4C是製造圖1的透明顯示裝置10A的製造方法的一些階段的剖面示意圖。請參考圖4A，將微型發光二極體200接合至電路基板100的接墊181,182。舉例來說，通過巨量轉移製程將微型發光二極體200從生長基板或中介基板轉移至電路基板100上，接著通過焊料、導電膠或其他連接結構將微型發光二極體200連接至電路基板100。

請參考圖4B，於微型發光二極體200上形成保護層300。舉例來說，將光阻材料塗佈於電路基板100上，接著通過曝光製程與顯影製程形成包覆微型發光二極體200的保護層300。在一些實施例中，每個保護層300覆蓋一個或多個微型發光二極體200。

請參考圖4C，形成阻水結構400於保護層300上。舉例來說，依序沉積氧化物材料層以及氮化物材料層，接著以遮罩圖案蝕刻前述積氧化物材料層以及氮化物材料層，以形成氧化物層410以及氮化物層420。由於氧化物層410與氮化物層420是利用同一個遮罩圖案定義出來的，氧化物層410與氮化物層420具有相同的垂直投影形狀，且氧化物層410的側壁對齊於氮化物層420的側壁。

在其他實施例中，氧化物材料層以及氮化物材料層也可分別利用不同的遮罩圖案定義。舉例來說，在沉積氧化物材料層後，先利用第一個遮罩圖案蝕刻氧化物材料層以獲得氧化物層410。接著在氧化物層410上沉積氮化物材料層。然後利用第二個遮罩圖案蝕刻氮化物材料層以獲得氮化物層420，獲得如圖2所示的阻水結構400。

最後，形成封裝層500於阻水結構400以及保護層300上，如圖1所示。

圖5是依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置10D的局部剖面示意圖。在此必須說明的是，圖5的實施例沿用圖1的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖5的透明顯示裝置10D與圖1的顯示裝置圖10A的差異在於：透明顯示裝置10D更包括導電層600。

導電層600夾在保護層300與阻水結構400之間，且位於微型發光二極體200的側壁200s與阻水結構400之間。導電層600從保護層300的頂面300t沿著保護層300的側壁300s延伸至鈍化層119。在一些實施例中，形成導電層600的方式包括蒸鍍、塗佈、化學氣象沉積、物理氣象沉積、原子層沉積或其他合適的製程。

在本實施例中，導電層600位於非穿透區NTR上，且不重疊於穿透區TR。導電層600可做為抗靜電結構，用於減少靜電對元件造成的傷害。由於將抗靜電結構設置在微型發光二極體200周圍，可以不用在透明顯示裝置10D的周邊區另外設置其他抗靜電結構(例如抗靜電環)，因此，可以減少透明顯示裝置10D的邊框尺寸。在一些實施例中，導電層600連接至接地電壓或其他直流電壓。

在一些實施例中，導電層600包括透明導電材料，例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或其他合適的材料。在導電層600包括透明導電材料的實施例中，導電層600可以從非穿透區NTR延伸至穿透區TR，並重疊於穿透區TR。

在一些實施例中，導電層600具有重疊於微型發光二極體200的頂面200t的通孔600H。在本實施例中，導電層600以及阻水結構400的氧化物層410與氮化物層420是利用同一個遮罩圖案定義出來的，因此導電層600、氧化物層410與氮化物層420於透明基板110上具有相同的垂直投影形狀，且通孔600H的側壁對齊於開口400H的側壁。然而，在其他實施例中，導電層600可以與阻水結構400利用不同的遮罩圖案來定義。舉例來說，先利用遮罩圖案蝕刻導電材料層以獲得包含通孔600H的導電層600。接著才在導電層600上形成阻水結構400。在這種情況下，導電層600於透明基板110上的垂直投影形狀可以不同於氧化物層410於透明基板110上的垂直投影形狀以及氮化物層420於透明基板110上的垂直投影形狀，如圖6的透明顯示裝置10E所示。

封裝層500覆蓋阻水結構400以及保護層300，且填入阻水結構400的開口400H以及遮蔽結構600的通孔600H，並接觸保護層300。

圖7是依照本發明的一實施例的一種透明顯示裝置的微型發光二極體200與導電層600的上視示意圖。在此必須說明的是，圖7的實施例沿用圖6的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖7，在本實施例中，每個畫素包括多個微型發光二極體200。舉例來說，相鄰的三個微型發光二極體200構成一個畫素，且分別為紅色微型發光二極體、綠色微型發光二極體以及藍色微型發光二極體。微型發光二極體200接合至接墊181,182。

導電層600在上視圖中包括網狀結構610以及遮蔽結構620。網狀結構610重疊於非穿透區NTR，且網狀結構610下方包括黑矩陣、多條訊號線以及其他導電特徵(圖7未顯示，請參考圖5)。遮蔽結構620從網狀結構610往微型發光二極體200延伸，且具有重疊於微型發光二極體200的頂面的通孔600H。阻水結構400(圖7未顯示，請參考圖5)形成於遮蔽結構620上，且遮蔽結構620的通孔600H重疊於阻水結構400的開口400H。

在本實施例中，每個遮蔽結構620重疊於一個微型發光二極體200，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，單一個微型發光二極體200重疊於多個微型發光二極體200，如圖8所示。

圖9是本發明的一些實施例的透明顯示裝置的製造方法的流程圖。請參考圖9，在步驟S1，將微型發光二極體接合至電路基板，如圖4A所示。

可選地，在步驟S2，測試微型發光二極體，並對故障的微型發光二極體進行修復。

在步驟S3，形成保護層以覆蓋微型發光二極體，如圖4B所示。在一些實施例中，保護層覆蓋的微型發光二極體可以是修復後的微型發光二極體或未經修復的微型發光二極體。

可選地，在步驟S4，形成導電層。包含導電層的透明顯示裝置如圖5或圖6所示。

在步驟S5，形成阻水結構，如圖4C所示。

最後，在步驟S6，形成封裝層，如圖1所示。

圖10A是本發明的一實施例的拼接顯示裝置的上視示意圖。圖10B是沿著圖10A的線A-A’的剖面示意圖。請參考圖10A與圖10B，在本實施例中，兩個以上的透明顯示裝置10A拼接在一起以構成拼接顯示裝置。在本實施例中，以圖1以及其相關段落所描述的透明顯示裝置10A為例，但本發明不以此為限。在其他實施例中，將多個其他實施例所描述的透明顯示裝置拼接在一起以構成拼接顯示裝置。

在本實施例中，藉由保護層300以及阻水結構400的設置，可以防止從透明顯示裝置10A的邊緣進入的水氣對微型發光二極體200造成損害。因此，可以將微型發光二極體200設置在距離透明顯示裝置10A的邊緣很近的位置，藉此達成窄邊框或無縫拼接的目的。

10A:透明顯示裝置