CN107578709B - 显示装置与显示装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种显示装置与显示装置的制造方法。显示装置的制造方法包括下列步骤。提供一主动元件基板，其具有一第一电极与一第二电极。加热一第一发光二极管，以软化第一电极与第一发光二极管之间的一第一焊料块，并由第一焊料块接合第一发光二极管于第一电极上。加热第一发光二极管与一第二发光二极管，以软化第一焊料块以及第二电极与第二发光二极管之间的一第二焊料块，由第二焊料块接合第二发光二极管于该第二电极上，并压附第一发光二极管与第二发光二极管。本发明的发光二极管是主动式的接合于主动元件基板上的，因此可根据发光二极管的特性差异而安排其接合位置，使得显示装置的整体显示画面得以保持均匀。

Description

显示装置与显示装置的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种装置与装置的制造方法，且特别是有关于一种显示装置与显示装置的制造方法。

背景技术

由于发光二极管(light emitting diode,LED)显示装置具有主动式发光、高亮度、高对比、低功耗等优势，且相较于有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)显示装置具有较长寿命等优点，因此近年来成为新型显示器大力发展的技术之一。为了满足高解析度的需求，发光二极管显示装置正朝向由主动元件阵列基板与阵列排列的微米尺寸的发光二极管组成的方向发展。

发明内容

本发明的显示装置的制造方法包括下列步骤。提供主动元件基板，其具有第一电极与第二电极。加热第一发光二极管，以软化第一电极与第一发光二极管之间的第一焊料块，并由第一焊料块接合第一发光二极管于第一电极上。加热第一发光二极管与第二发光二极管，以软化第一焊料块以及第二电极与第二发光二极管之间的第二焊料块，由第二焊料块接合第二发光二极管于该第二电极上，并压附第一发光二极管与第二发光二极管。

在本发明的一实施例中，压附第一发光二极管与第二发光二极管的步骤使第一发光二极管与该第二发光二极管相较于该主动元件基板具有实质上相同的高度。

在本发明的一实施例中，第一发光二极管与第二发光二极管的尺寸是微米等级。

在本发明的一实施例中，在提供主动元件基板与加热第一发光二极管之间，还包括利用真空吸力或静电吸力拾取并移动第一发光二极管而置放于第一电极上。

在本发明的一实施例中，加热第一发光二极管的次数多于加热第二发光二极管的次数。

在本发明的一实施例中，在提供主动元件基板与接合第一发光二极管之间，还包括在主动元件基板上形成限制层，其中限制层具有多个开口，各个开口对应第一电极或第二电极。

本发明的显示装置包括主动元件基板、第一发光二极管、第二发光二极管、第一焊料块以及第二焊料块。主动元件基板具有第一电极与第二电极。第一焊料块对应第一电极与第一发光二极管设置且电性连接第一电极与第一发光二极管。第二焊料块对应第二电极与第二发光二极管设置且电性连接第二电极与第二发光二极管。第一焊料块的相的数量不同于第二焊料块的相的数量。

在本发明的一实施例中，第一发光二极管与第二发光二极管相较于主动元件基板具有实质上相同的高度。

在本发明的一实施例中，第一发光二极管与第二发光二极管的尺寸是微米等级。

在本发明的一实施例中，第一焊料块的缺陷数量不同于第二焊料块的缺陷数量。

在本发明的一实施例中，第一焊料块包含第一合金的相与第二合金的相，且第一合金的相与第二合金的相分别包含不同的金属元素。

在本发明的一实施例中，第一焊料块包含第一合金的第一相与第二相，且第一相与第二相分别包含不同成分比例的金属元素。

在本发明的一实施例中，主动元件基板还具有限制层。限制层具有多个开口，各个开口对应第一电极或第二电极。

在本发明的一实施例中，第一电极、第二电极、第一发光二极管、第二发光二极管的数量是多个。第一发光二极管与第二发光二极管以矩阵排列于主动元件基板上。

在本发明的一实施例中，第二发光二极管的发光波段或发光效率不同于第一发光二极管的发光波段或发光效率。

在本发明的一实施例中，第一发光二极管包括第一型掺杂半导体层、第二型掺杂半导体层以及量子井层。量子井层配置于第一型掺杂半导体层与第二型掺杂半导体层之间。

在本发明的一实施例中，第一焊料块的剖面形状不同于第二焊料块的剖面形状。

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1是依照本发明的一实施例的显示装置的制造方法的流程图；

图2A至图2D是依照本发明的一实施例的显示装置的制造方法的剖面示意图；

图3A至图3D是发光二极管的制造方法的剖面示意图；

图4A与图4B是图2D的显示装置的第一焊料块与第二焊料块的剖面示意图；

图5A与图5B是本发明另外两种实施例的显示装置的上视示意图。

附图标记说明：

S110～S130：步骤；

50：拾取头；

60：显示装置；

72：垒晶基板；

74：暂时基板；

76：加热器；

100：主动元件基板；

110：第一电极；

120：第二电极；

130：限制层；

130A：开口；

200、202、204：第一发光二极管；

200A：发光二极管单元；

210：第一型掺杂半导体层；

220：量子井层；

230：第二型掺杂半导体层；

242：第一接垫；

244：第二接垫；

260：第一焊料块；

300、302、304：第二发光二极管；

360：第二焊料块；

D12、D14：距离；

404：第三发光二极管。

具体实施方式

图1是依照本发明的一实施例的显示装置的制造方法的流程图。图2A至图2D是依照本发明的一实施例的显示装置的制造方法的剖面示意图。本实施例的显示装置的制造方法包括下列步骤。请参照图1与图2A，首先提供主动元件基板100，步骤S110。在图2A中仅显示主动元件基板100的局部区域的剖面。主动元件基板100的表面上具有第一电极110与第二电极120。在本实施例中第一电极110、第二电极120的数量是以多个为例，但本发明不局限于此，其他实施例中的第一电极110与第二电极120的数量也可以是一个。

接着请参照图1与图2B，加热第一发光二极管200，以软化第一电极110与第一发光二极管200之间的第一焊料块260，并由第一焊料块260接合第一发光二极管200于第一电极110上，步骤S120。加热并接合第一发光二极管200的步骤例如可细分成下列步骤。先利用拾取头50拾取并移动第一发光二极管200。接着，将第一发光二极管200与其对应的第一电极110完成对位，然后将第一发光二极管200置放于对应的第一电极110上。在移动第一发光二极管200并将第一发光二极管200置放于第一电极110上之后，加热第一发光二极管200，以软化第一电极110与第一发光二极管200之间的第一焊料块260，并由软化后的第一焊料块260接合第一电极110与第一发光二极管200。加热第一发光二极管200的方法例如是利用红外线、激光、热电阻丝、热灯丝加热。在此，第一焊料块260可以只有表面被轻微地软化，目的在使第一焊料块260可以接合在第一电极110即可。

接着请参照图1、图2C与图2D，加热第一发光二极管200与第二发光二极管300，以软化第一焊料块260以及第二电极120与第二发光二极管300之间的第二焊料块360，由第二焊料块360接合第二发光二极管300于第二电极120上，并压附第一发光二极管200与第二发光二极管300，步骤S130。加热第一发光二极管200与第二发光二极管300，并接合第二发光二极管300的步骤例如可细分成下列步骤。拾取并移动第二发光二极管300，并将第二发光二极管300与第二电极120完成对位，如图2C。接着，将第二发光二极管300置放于第二电极120上。在移动第二发光二极管300并将第二发光二极管300置放于第二电极120上之后，加热第一发光二极管200与第二发光二极管300，以软化第一焊料块260以及第二电极120与第二发光二极管300之间的第二焊料块360，并由软化后的第二焊料块360接合第二电极120与第二发光二极管300。另外，可在第一焊料块260与第二焊料块360软化的状态下，压附第一发光二极管200与第二发光二极管300于主动元件基板100上。在此状况下，第一焊料块260被软化的次数会多于第二焊料块360被软化的次数。此外，也可在接合第二电极120与第二发光二极管300之后，再额外加热软化第一焊料块260与第二焊料块360，并接着压附第一发光二极管200与第二发光二极管300于主动元件基板100上。

在上述实施例的显示装置的制造方法中，发光二极管是至少被分成两批接合于主动元件基板上的，因此可依据发光二极管的特性不同而分批接合，并依据需求让特性不同的发光二极管分别平均地分布于主动元件基板上，进而使整体的显示画面均匀。但在其他实施例中，发光二极管也可一次接合于主动元件基板上，本发明并不限于将发光二极管分批接合于主动元件基板上。

在本实施例中，压附第一发光二极管200与第二发光二极管300于主动元件基板100上的步骤，可选择性地使第一发光二极管200与第二发光二极管300等高。第一发光二极管200与第二发光二极管300等高的意思是，每一个第一发光二极管200的晶背到第一电极110的表面的距离为D12，而第二发光二极管300的晶背到第二电极120的表面的距离为D14，且距离D12及距离D14实质上相同。因为第一发光二极管200与第二发光二极管300实质上等高，所以第一发光二极管200与第二发光二极管300的发光场型也会实质上相同，借此确保显示装置60的显示画面均匀而具有高品质的显示画质。须知悉的是，“实质上相同”、“实质上等高”之用语通常表示数个用来比较的值中，任两者之间的差异在20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。

在本实施例中，在一个步骤中加热第一发光二极管200与第二发光二极管300的温度，高于在另一个步骤中加热第一发光二极管200的温度。为了在压附第一发光二极管200与第二发光二极管300时有较大的操作空间，必须将其加热到较高的温度而使第一焊料块260与第二焊料块360的软化程度较大。为了达到较高的解析度，本实施例的第一发光二极管200与第二发光二极管300的尺寸是微米等级，例如是10微米至1000微米。本实施例的拾取头50例如是利用真空吸力、静电吸力或其他方式完成拾取并移动第一发光二极管200与第二发光二极管300的步骤。

图3A至图3D是发光二极管的制造方法的剖面示意图。以第一发光二极管为例，其制造方法例如包括下列步骤。请参照图3A，在垒晶基板72上依序全面形成第一型掺杂半导体层210、量子井层220以及第二型掺杂半导体层230。接着请参照图3B，图案化第一型掺杂半导体层210、量子井层220以及第二型掺杂半导体层230，以形成多个发光二极管单元200A。本实施例是以一次形成多个发光二极管单元200A为例，但也可能一次仅形成一个发光二极管单元200A。图案化的步骤例如是以激光将堆叠的第一型掺杂半导体层210、量子井层220以及第二型掺杂半导体层230切成各自分离的多个发光二极管单元200A，且每个发光二极管单元200A各自包含有第一型掺杂半导体层210、量子井层220以及第二型掺杂半导体层230。此外，各个发光二极管单元200A的第二型掺杂半导体层230与量子井层220被部分移除，以暴露各个发光二极管单元200A的第一型掺杂半导体层210的一部分。换言之，第一型掺杂半导体层210的一部分未被第二型掺杂半导体层230与量子井层220覆盖。接着，在各个发光二极管单元200A上分别形成第一接垫242与第二接垫244。第一接垫242接触第一型掺杂半导体层210，第二接垫244接触第二型掺杂半导体层230。然后，在各个第一接垫242上与各个第二接垫244上分别形成第一焊料块260。第一焊料块260例如是通称的凸块(bump)。在本实施例中，第一接垫242与第二接垫244分别为发光二极管单元200A的阳极与阴极，或是阴极与阳极。

接着请参照图3C，翻转垒晶基板72，并将垒晶基板72与发光二极管单元200A接合于暂时基板74上。第一焊料块260接触暂时基板74且位于垒晶基板72与暂时基板74之间。暂时基板74下方例如有加热器76，用以透过暂时基板74加热并软化第一焊料块260，以使第一焊料块260沾黏于暂时基板74上。接着请参照图3D，分离垒晶基板72与发光二极管单元200A(标示于图3C)，以在暂时基板74上留下由发光二极管单元200A形成的第一发光二极管200。分离垒晶基板72与发光二极管单元200A的方法例如是利用激光。后续，要拾取第发光二极管200时，也可由加热器76加热并软化第一焊料块260，以使第一发光二极管200可以被取走。另外，在拾取第一发光二极管200之前，还可对于第一发光二极管200进行检测，以便于进行主动式的拾取，也就是依据品质等级而拾取第一发光二极管200。

请再参照图2D，本发明一实施例的显示装置60包括主动元件基板100、第一发光二极管200、第二发光二极管300、第一焊料块260以及第二焊料块360。主动元件基板100的表面上具有第一电极110与第二电极120。第一焊料块260对应于第一电极110与第一发光二极管200之间，且电性连接第一电极110与第一发光二极管200。第二焊料块360对应于第二电极120与第二发光二极管300之间，且电性连接第二电极120与第二发光二极管300。

在本实施例的显示装置中，第一焊料块260的相(phase)的数量不同于第二焊料块360的相的数量，这是因为第一发光二极管200与第二发光二极管300系先后接合于主动元件基板上，第一焊料块260受加热的次数多于第二焊料块360受加热的次数。换言之，在本实施例的显示装置中，可依据发光二极管的特性不同而分批接合，并依据需求让特性不同的发光二极管分别平均地分布于主动元件基板上，进而使整体的显示画面均匀。须知悉的是，在本文中，相(phase)不代表为结晶相，而泛指物质以一种均匀状态存在。在其他实施例中，发光二极管也可一次接合于主动元件基板上，本发明并不限于将发光二极管分批接合于主动元件基板上。

在本实施例中，第一发光二极管200与第二发光二极管300相较于主动元件基板具有实质上相同的高度，因此第一发光二极管200与第二发光二极管300的发光场型也会实质上相同，借此确保显示装置60的显示画面均匀而具有高品质的显示画质。

具体而言，显示装置60上使用的发光二极管的数量可能达到数百万颗或更多，并以矩阵排列在主动元件基板上，很难以单次的接合制程将所有发光二极管同时且平整地接合于主动元件基板100。因此，在考虑量产的可能性时，发光二极管可能需要依照所在位置、发光波段、发光效率或其他特性的不同而分批接合。由于第一发光二极管200与第二发光二极管300是先后进行接合的，因此第一焊料块260与第二焊料块360所经过的加热与冷却的循环次数会不同。每一次的加热与冷却的循环，都会在焊料块上形成不同的相，并在不同相之间形成介面。因此，第一焊料块260的相的数量不同于第二焊料块360的相的数量，例如图4A的第一焊料块260的相的数量为四个，不同于图4B的第二焊料块360的相的数量为三个。另外，图4A的第一焊料块260的剖面形状还可能不同于图4B的第二焊料块360的剖面形状。其中，第一焊料块260因为经过较多次的加热与冷却的循环，所以扭曲的程度较大。

接合时的温度与持续时间不同，焊料块形成的相的含量比也会不同。举例来说，第一焊料块260与第二焊料块360具有不同含量比的多个相，例如加热时间较长的第一焊料块260的Cu₆Sn₅与Cu₃Sn两相的含量比为6:1，而加热时间较短的第二焊料块360的Cu₆Sn₅与Cu₃Sn两相的含量比为3:1，其中，Cu₆Sn₅与Cu₃Sn为铜锡合金的多个相。同时，由于两相的含量不同，也会造成两相的厚度比在不同的焊料块中具有不同的厚度比。或者，焊料块形成的相的合金种类也会不同。举例来说，第一焊料块260具有由Cu_xSn_y与Cu_xNi_z两种合金构成的两相，而第二焊料块360具有由Cu_xSn_y与Cu_xSn_yNi_z两种合金构成的两相，也就是两相在不同的焊料块中是由不同合金所构成，例如是由铜、银、金、镍、钛、锡、铟的金属所组合之二元、三元或多元合金。或者，不同焊料块形成不同的缺陷(void)数量，例如第一焊料块260在一切面上可观察到的缺陷数量，不同于第二焊料块360在一切面上可观察到的缺陷数量。须知悉的是，两个不同的焊料块中，在相的数量、厚度比、合金种类、含量比上，有可能某些相同，而其余则不相同，例如具有相同的相的数量，但相的合金种类不同。或是具有相同的相的合金种类，但相的数量不同。在其他实施例中，由于不同的焊料块，具有不同的相的数量、厚度比、合金种类或含量比，因此焊料块的剖面轮廓具有不同的拓朴结构(topologies)，例如图4A与图4B所示。

请再参照图2D，在接合第一发光二极管200与第二发光二极管300之前，可在主动元件基板100的表面上形成限制层130。限制层130具有多个开口130A。每个开口130A暴露对应的第一电极110或第二电极120。通过限制层130的作用，可降低第一焊料块260与第二焊料块360互相接触的风险。此外，本实施例的第一发光二极管200与第二发光二极管300都是以两个电极位于同一侧的设计为例。但是，两个电极位于不同侧的发光二极管也可应用于本发明的显示装置中。此外，本实施例中，对应第一发光二极管200的两个电极110分别电性连接至第一发光二极管200的阳极与阴极，而对应第二发光二极管300的两个电极120分别电性连接至第二发光二极管300的阳极与阴极。

图5A与图5B是本发明另外两种实施例的显示装置的上视示意图。请参照图5A，本实施例的第二发光二极管302与其对应的而被遮住的第二电极(未标示)的数量是多个。第二发光二极管302规律地分布于主动元件基板100的表面。换言之，第一发光二极管202也是规律地分布于主动元件基板100的表面。本实施例的第一发光二极管202的发光效率不同于第二发光二极管302的发光效率，例如是第一发光二极管202的发光效率高于第二发光二极管302的发光效率。当批次制造的发光二极管经过检测后，可依据发光效率的高低而分为第一发光二极管202与第二发光二极管302。利用主动式的拾取，将发光效率较低的第二发光二极管302规律地分布于主动元件基板100的表面，可降低发光效率较差的第二发光二极管302对于显示画面的影响，借此提高产能而不需丢弃第二发光二极管302。

请参照图5B，本实施例与图5A的实施例的差异在于，第二发光二极管304的发光波段不同于第一发光二极管204的发光波段，且本实施例还包括另一种发光波段的第三发光二极管404。不同发光波段的第一发光二极管204、第二发光二极管304与第三发光二极管404是以不同的接合步骤依序接合在主动元件阵列基板100上，但第一发光二极管204、第二发光二极管304与第三发光二极管404依旧保持实质上等高的特性，因此所有第一发光二极管204、第二发光二极管304与第三发光二极管404的发光场型也会实质上相同，借此确保显示画面均匀。

综上所述，在本发明的显示装置的制造方法与显示装置中，发光二极管是主动式的接合于主动元件基板上的，因此可根据发光二极管的特性差异而安排其接合位置，使得显示装置的整体显示画面得以保持均匀。另外，通过主动式的拾取与重新排列发光二极管，可筛选并淘汰或平均分布品质较差的发光二极管，提升整体的产量。

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。

Claims (6)

1.一种显示装置的制造方法，包括：

在垒晶基板上形成多个发光二极管单元；

将所述垒晶基板与所述多个发光二极管单元接合于暂时基板；

分离所述垒晶基板与所述多个发光二极管单元，以在所述暂时基板上留下由所述多个发光二极管单元形成的多个发光二极管；

从所述暂时基板上拾取所述多个发光二极管中的第一发光二极管并移动所述多个发光二极管中的所述第一发光二极管；

提供主动元件基板，其中所述主动元件基板具有第一电极与第二电极，并将所述第一发光二极管与所述第一电极对位；

在一加热步骤中，加热所述第一发光二极管，以软化所述第一电极与所述第一发光二极管之间的第一焊料块，并由所述第一焊料块接合所述第一发光二极管于所述第一电极上；

从所述暂时基板上拾取所述多个发光二极管中的第二发光二极管，移动所述多个发光二极管中的所述第二发光二极管，并将所述第二发光二极管与所述第二电极对位；以及

在另一加热步骤中，加热所述第一发光二极管与所述第二发光二极管，以软化所述第一焊料块以及所述第二电极与所述第二发光二极管之间的第二焊料块，其中所述另一加热步骤的加热温度高于所述加热步骤的加热温度，并由所述第二焊料块接合所述第二发光二极管于所述第二电极上。

2.根据权利要求1所述的显示装置的制造方法，其中，还包括压附所述第一发光二极管与所述第二发光二极管于所述主动元件基板上。

3.根据权利要求2所述的显示装置的制造方法，其中压附所述第一发光二极管与所述第二发光二极管的步骤，使所述第一发光二极管与所述第二发光二极管相较于所述主动元件基板具有实质上相同的高度。

4.根据权利要求1所述的显示装置的制造方法，其中所述第一发光二极管与所述第二发光二极管的尺寸是微米等级。

5.根据权利要求1所述的显示装置的制造方法，其中加热所述第一发光二极管的次数多于加热所述第二发光二极管的次数。

6.根据权利要求1所述的显示装置的制造方法，在提供所述主动元件基板与接合所述第一发光二极管之间，还包括在所述主动元件基板上形成限制层，其中所述限制层具有多个开口，各所述开口对应所述第一电极或所述第二电极。

Images