像素结构及其制造方法、以及具有此种像素结构的显示器

技术领域

本发明涉及一种像素结构及其制造方法、以及具有此种像素结构的显示器，特别是涉及一种具有发光二极管管芯的像素结构及其制造方法、以及具有此种像素结构的显示器。

背景技术

在相同发光面积下，垂直式发光二极管管芯相较水平式发光二极管管芯可具备较小管芯尺寸，故于显示器应用上有助于像素尺寸的微缩进而提供更佳显示效果。然而，垂直式发光二极管管芯有检测与修补的困难，目前常见的做法是于管芯转移阶段即将2倍(或)以上数量的管芯设置在每一像素中，以提高整体显示器像素良率表现。然此类做法需消耗更多数量的发光二极管管芯，且存在可靠度疑虑。

发明内容

本发明提供一种像素结构及其制造方法、以及具有此种像素结构的显示器。使用所述像素结构及其制造方法，能够以较简单有效的方式进行坏点的修补。并且，具有此种像素结构的显示器仍可保有所希望的显示效果。

根据实施例的一种像素结构包括原始发光二极管管芯、修补用发光二极管管芯和延伸导体。原始发光二极管管芯包括第一外延层、第一电极和第二电极，第一电极和第二电极设置于第一外延层的相对侧。修补用发光二极管管芯与原始发光二极管管芯为同色光，且修补用发光二极管管芯包括第二外延层、第三电极和第四电极，第三电极和第四电极设置于第二外延层的相同侧。延伸导体具有第一部分和第二部分，第一部分电连接原始发光二极管管芯的第二电极，第二部分电连接修补用发光二极管管芯的第三电极。延伸导体更具有切断区域。切断区域位于第一部分或位于第一部分和第二部分之间。

根据实施例的一种显示器包括多个像素结构。像素结构配置成阵列。所述像素结构中至少一者包括原始发光二极管管芯、修补用发光二极管管芯和延伸导体。原始发光二极管管芯包括第一外延层、第一电极和第二电极，第一电极和第二电极设置于第一外延层的相对侧。修补用发光二极管管芯与原始发光二极管管芯为同色光，且修补用发光二极管管芯包括第二外延层、第三电极和第四电极，第三电极和第四电极设置于第二外延层的相同侧。延伸导体具有第一部分和第二部分，第一部分电连接原始发光二极管管芯的第二电极，第二部分电连接修补用发光二极管管芯的第三电极。延伸导体更具有切断区域。切断区域位于第一部分或位于第一部分和第二部分之间。

根据实施例的一种像素结构的制造方法包括以下步骤。首先，提供原始发光二极管管芯。原始发光二极管管芯包括第一外延层、第一电极和第二电极，第一电极和第二电极设置于第一外延层的相对侧，第二电极至少部分地曝露在外。接着，形成延伸导体。延伸导体具有第一部分和第二部分，第一部分电连接原始发光二极管管芯的第二电极。之后，检测原始发光二极管管芯是否正常。在检测出原始发光二极管管芯异常的情况下，设置修补用发光二极管管芯以及切断延伸导体对应的第一部分的电性连通路径。修补用发光二极管管芯与原始发光二极管管芯为同色光，且修补用发光二极管管芯包括第二外延层、第三电极和第四电极，第三电极和第四电极设置于第二外延层的相同侧。设置修补用发光二极管管芯的步骤包括将修补用发光二极管管芯的第三电极电连接延伸导体的第二部分。

附图说明

图1A～图1B为一例示性像素结构的示意图；

图2A～图2F为图1A～图1B的像素结构的制造方法的各阶段的示意图；

图3A～图3B为另一例示性像素结构的示意图；

图4A～图4F为图3A～图3B的像素结构的制造方法的各阶段的示意图；

图5A～图5B为又一例示性像素结构的制造方法的各阶段的示意图；

图6为一例示性显示器的示意图。

符号说明

1：显示器；

10、20、30：像素结构；

100、200、300：基板；

110：图案化导电层；

112：第一图案；

114：第二图案；

120、320A、320B：原始发光二极管管芯；

121：第一外延层；

122：第一电极；

123：第二电极；

124：第一发光层；

125：第一半导体层；

126：第二半导体层；

130、230、330：介电保护层；

132、232：开口；

140：修补用发光二极管管芯；

141：第二外延层；

142：第三电极；

143：第四电极；

144：切断区域；

145：第三半导体层；

146：第四半导体层；

147：导孔；

150、250、350：延伸导体；

152、252、352：第一部分；

154、254、354：第二部分；

156、256、356：切断区域；

160：激光切割；

234：穿孔；

270：连接导体；

272：接线部分；

274：导孔部分；

A1、A2：发光区域；

P、P1、P2：像素结构；

R11、R21、R31：原始管芯区；

R12、R22、R32：修补管芯区。

具体实施方式

以下将配合所附附图对于本发明的实施例进行详细说明。可以理解，所附附图是用于描述和解释目的，而非限制目的。为了清楚起见，元件可能并未依照实际比例加以绘示。此外，可能在部分附图省略一些元件和/或元件符号。说明书和附图中，相同或相似的元件符号用于指示相同或相似的元件。当叙述一元件「设置于」、「连接」…另一元件时，在未特别限制的情况下，所述元件可以是「直接设置于」、「直接连接」…另一元件，也可以存在中介元件。能够预期，一实施例中的元素和特征，在可行的情况下，能纳入至另一实施例中并带来益处，而未对此作进一步的阐述。

请参照图1A～图1B，其绘示一根据实施例的例示性像素结构10，其中图1A是上视图，图1B是沿着图1A中B-B’线的剖视图。像素结构10包括原始发光二极管管芯120、修补用发光二极管管芯140和延伸导体150。原始发光二极管管芯120包括第一外延层121、第一电极122和第二电极123，第一电极122和第二电极123设置于第一外延层121的相对侧。修补用发光二极管管芯140包括第二外延层141、第三电极142和第四电极143，第三电极142和第四电极143设置于第二外延层141的相同侧。延伸导体150具有第一部分152和第二部分154，第一部分152电连接原始发光二极管管芯120的第二电极123，第二部分154电连接修补用发光二极管管芯140的第三电极142。对于本发明的结构和方法而言，一元件/元件部分可以但不限于通过直接接触来电连接另一元件/元件部分。

更具体来说，如图1A～图1B所示，在一些实施例中，像素结构10可更包括基板100、图案化导电层110和介电保护层130。图案化导电层110设置于基板100上，并具有第一图案112和第二图案114。原始发光二极管管芯120以第一电极122设置于图案化导电层110的第一图案112上。介电保护层130包覆原始发光二极管管芯120，并具有开口132，开口132曝露出第二电极123。延伸导体150至少部分地设置于介电保护层130上，延伸导体150的第一部分152通过开口132连接原始发光二极管管芯120的第二电极123。修补用发光二极管管芯140的第三电极142设置于延伸导体150的第二部分154上，第四电极143电连接图案化导电层110的第二图案114。

像素结构10的介电保护层130设置于原始发光二极管管芯120上。如图1A～图1B所示，介电保护层130只设置在原始发光二极管管芯120周围，因此像素结构10的延伸导体150是部分地设置在介电保护层130上，并进一步地延伸到基板100上。例如，延伸导体150的第二部分154设置于基板100上，而修补用发光二极管管芯140可通过延伸导体150的第二部分154和图案化导电层110的第二图案114设置于基板100上。延伸导体150通过介电保护层130和原始发光二极管管芯120的侧壁分离而达成电性绝缘。延伸导体150通过介电保护层130和图案化导电层110的第一图案112分离而达成电性绝缘。

现在对于像素结构10中发光二极管管芯的修补作更详细的说明。实施例中的原始发光二极管管芯120是垂直式发光二极管管芯。具体来说，第一外延层121可包括第一发光层124、第一半导体层125和第二半导体层126。第一半导体层125具有第一掺杂类型，例如是n型。第二半导体层126具有不同于第一掺杂类型的第二掺杂类型，例如是p型。第一半导体层125和第二半导体层126位于第一发光层124的相对侧，并分别电连接第一电极122和第二电极123。原始发光二极管管芯120具有发光区域A1。

在像素结构10中，可能是因为原始发光二极管管芯120被检测出异常，而配置修补用发光二极管管芯140。原始发光二极管管芯120可能因开路或短路等各种原因而失效。如果原始发光二极管管芯120的异常是因为其内部外延层形成短路所导致，则需切断其电路。例如，可切断延伸导体150，使得延伸导体150具有切断区域156。切断区域156可位于第一部分152，但需注意位置以避免第二电极123通过剩余的第一部分152而仍保有电性连通路径。或者，如图1A～1B所示，切断区域156可位于第一部分152和第二部分154之间，使得第一部分152和第二部分154彼此分离。切断延伸导体150的方式例如但不限于激光切割，在采用激光切割的情况下，可能在延伸导体150的切断区域156观察到激光导致的切除或修补痕迹。在另一些实施例中，原始发光二极管管芯120的第一电极122和修补用发光二极管管芯140的第四电极143被导出至不同的凸块接点(例如彼此独立的第一图案112和第二图案114)，也可切断原始发光二极管管芯120的第一电极122至对应凸块接点之间的电路布线。如果原始发光二极管管芯120的异常是因为其内部的外延层形成开路所导致，可选择切断其电路，例如形成切断区域156，也可不切断其电路。

修补用发光二极管管芯140是水平式发光二极管管芯。具体来说，第二外延层141可包括第二发光层144、第三半导体层145和第四半导体层146。第三半导体层145具有第二掺杂类型，例如是p型。第四半导体层146具有第一掺杂类型，例如是n型。第三半导体层145和第四半导体层146位于第二发光层144的相对侧，并分别电连接第三电极142和第四电极143。具体来说，修补用发光二极管管芯140可更包括导孔147，导孔147从第四半导体层146穿过第二发光层144和第三半导体层145到达第四电极143，使得第四半导体层146可通过导孔147电连接第四电极143。修补用发光二极管管芯140具有发光区域A2。根据一些实施例，可选择修补用发光二极管管芯140，使得修补用发光二极管管芯140的发光区域A2相同于原始发光二极管管芯120的发光区域A1。原始发光二极管管芯120和修补用发光二极管管芯140具有相同面积的发光区域A1、A2，可减少或避免对于显示器的显示效果造成影响。此外，修补用发光二极管管芯140选用与原始发光二极管管芯120同色光的发光二极管管芯。

请参照图2A～图2F，其绘示根据实施例的像素结构10的制造方法。此种制造方法包括以下步骤。首先，提供包括原始发光二极管管芯120。原始发光二极管管芯120包括第一外延层121、第一电极122和第二电极123，第一电极122和第二电极123设置于第一外延层121的相对侧，第二电极123至少部分地曝露在外。接着，形成延伸导体150。延伸导体150具有第一部分152和第二部分154，第一部分152电连接原始发光二极管管芯120的第二电极123。之后，检测原始发光二极管管芯120是否正常。在检测出原始发光二极管管芯120异常的情况下，设置修补用发光二极管管芯140。修补用发光二极管管芯140包括第二外延层141、第三电极142和第四电极143，第三电极142和第四电极143设置于第二外延层141的相同侧。设置修补用发光二极管管芯140的步骤包括将修补用发光二极管管芯140的第三电极142电连接延伸导体150的第二部分154。

更具体来说，如图2A所示，提供基板100。之后，形成图案化导电层110于基板100上。图案化导电层110具有第一图案112和第二图案114。根据一些实施例，基板100可具有原始管芯区R11和修补管芯区R12。因为像素结构10中的修补用发光二极管管芯140是设置在相同于原始发光二极管管芯120的水平高度，原始管芯区R11和修补管芯区R12不重叠。预定用于原始发光二极管管芯120的第一图案112设置在原始管芯区R11中，预定用于修补用发光二极管管芯140的第二图案114设置在修补管芯区R12中。第一图案112和第二图案114可设置成相同的凸块接点或不同的凸块接点。

如图2B所示，提供原始发光二极管管芯120，并将原始发光二极管管芯120以第一电极122向下的方式设置在图案化导电层110的第一图案112上。例如，可通过转移技术将原始发光二极管管芯120从其制造基板转移至基板100上，但不限于此。原始发光二极管管芯120具有如前所述的细节，此处不再赘述。

如图2C所示，形成介电保护层130包覆原始发光二极管管芯120。介电保护层130具有开口132曝露出第二电极123。

接着，如图2D所示，形成延伸导体150。延伸导体150从位于原始管芯区R11中的介电保护层130上延伸至修补管芯区R12中。延伸导体150具有第一部分152和第二部分154。第一部分152电连接原始发光二极管管芯120的第二电极123，例如直接接触第二电极123或者透过焊料与第二电极123电连接。第二部分154是形成在基板100上。在一些实施例中，延伸导体150属于一第二图案化导电层。

延伸导体150的第一部分152电连接原始发光二极管管芯120的第二电极123，因此，在形成延伸导体150后，例如可通过图案化导电层110的第一图案112和延伸导体150来进行对于原始发光二极管管芯120的检测。因为不需要直接接触原始发光二极管管芯120，可避免检测过程例如但不限于探针接触等对于原始发光二极管管芯120造成的负面影响。如图2E所示，在检测出原始发光二极管管芯120异常的情况下，可选择切断延伸导体150对应的第一部分152的电性连通路径。在图2E中，切断延伸导体150的第一部分152和第二部分154。例如，可进行激光切割160。在此情况下，延伸导体150的切断区域156可能会因激光切割而产生焦黑或其他痕迹。

如图2F所示，在检测出原始发光二极管管芯120异常的情况下，设置修补用发光二极管管芯140。根据一些实施例，可将修补用发光二极管管芯140的第三电极142设置在延伸导体150的第二部分154上，并将第四电极143设置在图案化导电层110的第二图案114上。由此，第三电极142电连接延伸导体150的第二部分154，第四电极143电连接图案化导电层110的第二图案114，使得修补用发光二极管管芯140可进一步地向外电连接。

采用根据实施例的像素结构10及其制造方法，在形成原始发光二极管管芯120的第二电极123向外连接的导体(延伸导体150的第一部分152)时，亦形成可供用于修补用发光二极管管芯140的第三电极142向外连接的导体(延伸导体150的第二部分154)。因此，不需使用额外的制作工艺来提供修补用发光二极管管芯140向外连接的导体，而能简化设置修补用发光二极管管芯140所需的制作工艺。再者，如实施例所描述般使用水平式的修补用发光二极管管芯140，可进一步避免采用垂直式的发光二极管管芯进行修补可能需要的额外制作工艺。此外，可选择具有相同于原始发光二极管管芯120的发光区域A1的发光区域A2修补用发光二极管管芯140，以减少或避免对于显示器的显示效果造成影响。

现在请参照图3A～图3B，其绘示另一根据实施例的例示性像素结构20，其中图3A是上视图，图3B是沿着图3A中B-B’线的剖视图。像素结构20和像素结构10的差异在于像素结构20的介电保护层230的形态及所带来的结构变化。介电保护层230延伸于基板200上，并覆盖基板200、图案化导电层110和原始发光二极管管芯120。对应于此，根据一些实施例，延伸导体250的第二部分254水平地设置于介电保护层230上，并且像素结构20更包括连接导体270。连接导体270具有接线(wiring)部分272和导孔部分274，接线部分272设置于介电保护层230上，导孔部分274穿过介电保护层230并连接图案化导电层110的第二图案114。修补用发光二极管管芯140通过延伸导体250的第二部分254和连接导体270的接线部分272而设置于介电保护层230上。介电保护层230的厚度大于原始发光二极管管芯120的厚度，因此，介电保护层230的顶面高过原始发光二极管管芯120的顶面。此外，修补用发光二极管管芯140位于介电保护层230的顶面上。因此，修补用发光二极管管芯140高于原始发光二极管管芯120。像素结构20的其他特征、细节和优点相同于像素结构10，此处不再赘述。

请参照图4A～图4F，其绘示根据实施例的像素结构20的制造方法。像素结构20的制造方法中相同于参照图2A～2F所述的像素结构10的制造方法的特征、细节和优点便不再赘述。

如图4A所示，提供基板200。之后，形成图案化导电层110于基板200上。根据一些实施例，基板200可具有原始管芯区R21和修补管芯区R22。因为像素结构20的修补用发光二极管管芯140是预定设置在高于原始发光二极管管芯120的元件层，原始管芯区R21和修补管芯区R22可如图4A所示不重叠，或者可部分重叠或完全重叠(亦即，一者的投影完全重合另一者的投影或落在另一者的投影内)。接着，如图4B所示，提供原始发光二极管管芯120，并将原始发光二极管管芯120以第一电极122向下的方式设置在图案化导电层110的第一图案112上。

如图4C所示，形成介电保护层230包覆原始发光二极管管芯120。介电保护层230具有开口232曝露出第二电极123。介电保护层230可更具有穿孔234曝露出图案化导电层110的第二图案114。具体来说，介电保护层230是形成为延伸于基板200上并覆盖基板200、图案化导电层110和原始发光二极管管芯120的平坦化层。可先形成覆盖基板200、图案化导电层110和原始发光二极管管芯120而提供平坦表面的层，再形成曝露出第二电极123的开口232和曝露出第二图案114的穿孔234。

如图4D所示，形成延伸导体250。延伸导体250具有第一部分252和第二部分254。延伸导体250的第二部分254是形成在介电保护层230上，特别是形成在介电保护层230位于修补管芯区R22中的部分上。延伸导体250的其他特征类似于延伸导体150。如图4D所示，亦形成连接导体270，连接导体270具有接线部分272和导孔部分274，接线部分272位于介电保护层230上，导孔部分274位于穿孔234并连接图案化导电层110的第二图案114。

接着，可检测原始发光二极管管芯120是否正常。如图4E所示，在检测出原始发光二极管管芯120异常的情况下，可选择切断延伸导体250对应的第一部分252的电性连通路径，例如切断第一部分252和第二部分254。可进行激光切割160。在此情况下，延伸导体250的切断区域256可能会因激光通过而产生焦黑。

如图4F所示，在检测出原始发光二极管管芯120异常的情况下，设置修补用发光二极管管芯140。根据一些实施例，可将修补用发光二极管管芯140的第三电极142设置在延伸导体250的第二部分254上，并将第四电极143设置在连接导体270的接线部分272上。由此，修补用发光二极管管芯140可进一步地向外电连接。

请参照图5A～图5B，其绘示根据实施例的像素结构30的制造方法。像素结构30的制造方法中相同于参照图4A～图4F所述的像素结构20的制造方法的特征、细节和优点便不再赘述。

请参照图5A，可检测原始发光二极管管芯320A、320B是否正常。如图5A所示，在检测出原始发光二极管管芯320B异常的情况下，可选择切断介电保护层330的第一部分352的电性连通路径。例如，如图5A所示，延伸导体350的切断区域356可位于第一部分352。切断区域356位于原始发光二极管管芯320A、320B之间的第一部分352，因此正常的原始发光二极管管芯320A仍保有电性连通路径，而修补用发光二极管管芯140将取代原始发光二极管管芯320B而和原始发光二极管管芯320A电连接。可进行激光切割160。在此情况下，延伸导体350的切断区域356可能会因激光通过而产生焦黑。如图5B所示，在检测出原始发光二极管管芯320B异常的情况下，设置修补用发光二极管管芯140。修补用发光二极管管芯140、原始发光二极管管芯320A、320B为同色光。

现在请参照图6，其绘示一例示性显示器1。显示器1包括多个像素结构P。像素结构P配置成阵列。根据实施例的显示器1，其像素结构P中具有原始发光二极管管芯正常者、及原始发光二极管管芯异常而根据前述实施例修补者。也就是说，像素结构P中至少一者，例如像素结构P1，为根据前述实施例的像素结构，例如像素结构10、20或30。像素结构P中至少另一者，例如像素结构P2，不曾经过修补，因此不包括前述实施例的像素结构的修补用发光二极管管芯140。从而，像素结构P具有的原始发光二极管管芯的总数大于修补用发光二极管管芯的总数。由于只针对原始发光二极管管芯异常的像素结构P进行修补，因此可减少修补用发光二极管管芯140的数量。

综上所述，使用根据实施例的像素结构及其制造方法，可在原始发光二极管管芯封装后简单有效地修补坏点。并且，具有所述像素结构的显示器仍可保有所希望的显示效果。此外，还可减少用于修补的发光二极管管芯消耗量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。