CN112531093B - 发光装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发光装置及其制造方法，发光装置包括主动元件基板、第一接垫、第二接垫、焊料、异方性导电胶层以及发光二极管。第一接垫与第二接垫位于主动元件基板上。焊料覆盖第一接垫。异方性导电胶层覆盖第二接垫。发光二极管设置于异方性导电胶层以及焊料上。发光二极管分别通过异方性导电胶层以及焊料而电性连接至第二接垫以及第一接垫。
Description
技术领域
本发明是有关于一种发光装置，且特别是有关于一种具有发光二极管的发光装置及其制造方法。
背景技术
发光二极管显示器具有高亮度、低能耗、高解析度与高色彩饱和度等优点。因此，许多厂商致力于发展发光二极管显示器的相关技术。目前，发光二极管显示器的发展还有许多技术瓶颈待克服，其中又以「巨量转移」(Mass Transfer)技术最为关键。巨量转移技术是将微型发光二极管自生长基板上转移至主动元件基板上的技术。由于要同时转移大量的微型发光二极管，微型发光二极管对位的准确性格外的重要。在现有技术中，微型发光二极管时常在转置的过程中偏移，导致画素阵列基板上的微型发光二极管不能正常运作。
发明内容
本发明提供一种发光装置，可以改善发光二极管容易在转移过程中出现断路或短路的问题。
本发明提供一种发光装置的制造方法，可以改善发光二极管容易在转移过程中出现断路或短路的问题。
本发明的至少一实施例提供一种发光装置。发光装置包括主动元件基板、第一接垫、第二接垫、焊料、异方性导电胶层以及发光二极管。第一接垫与第二接垫位于主动元件基板上。焊料覆盖第一接垫。异方性导电胶层覆盖第二接垫。发光二极管设置于异方性导电胶层以及焊料上，并分别通过异方性导电胶层以及焊料而电性连接至第二接垫以及第一接垫。
本发明的至少一实施例提供一种发光装置的制造方法，包括：形成异方性导电材料于主动元件基板上的第一接垫与第二接垫上；图案化异方性导电材料以形成露出第一接垫的异方性导电胶层；形成第一焊料以覆盖第一接垫；放置第一发光二极管于异方性导电胶层上；对第一发光二极管执行第一热压制程以使第一发光二极管电性连接至第一接垫以及第二接垫。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A至图1E是依照本发明的一实施例的一种发光装置的制造方法的剖面示意图。
图2是依照本发明的一实施例的一种发光装置的剖面示意图。
图3是依照本发明的一实施例的一种发光装置的剖面示意图。
图4是依照本发明的一实施例的一种发光装置的剖面示意图。
图5是依照本发明的一实施例的一种发光装置的剖面示意图。
图6A至图6E是依照本发明的一实施例的一种发光装置的制造方法的俯视示意图。
图7是依照本发明的一实施例的一种发光装置的俯视示意图。
其中，附图标记
100：主动元件基板
112：第一接垫
112a：第三接垫
112b：第五接垫
114：第二接垫
114a：第四接垫
114b：第六接垫
114-1、114a-1、114b-1：第一延伸部
114-2、114a-2、114b-2：第二延伸部
120：异方性导电材料
120’、120”：异方性导电胶层
122：胶材
124：导电粒子
130：第一焊料
130a：第二焊料
130b：第三焊料
140、140d：第一发光二极管
140a：第二发光二极管
140b、140e：第三发光二极管
140c：第四发光二极管
142、142a、142b、142c：第一半导体层
143：发光层
144、144a、144b、144c：第二半导体层
146、146a、146b、146c：第一电极
148、148a、148b、148c：第二电极
150：阻障层
160：凸块
170：凸起结构
172：信号线
D1：方向
GP：间距
H1、H2、H2’：高度
O1、O2、O3：开口
ST：厚度
SW1、SW2：侧壁
T：转置装置
W1：宽度
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
图1A至图1E是依照本发明的一实施例的一种发光装置的制造方法的剖面示意图。
请参考图1A，第一接垫112与第二接垫114位于主动元件基板100上。在一些实施例中，第一接垫112与第二接垫114中的一者电性连接至主动元件(未绘出)，且另一者电性连接至共用电极(未绘出)。
形成异方性导电材料120于主动元件基板100上的第一接垫112与第二接垫114上。在一些实施例中，形成异方性导电材料120的方法为胶膜贴合、涂布或其他适合的方法。异方性导电材料120包括胶材122以及分布于胶材122中的多个导电粒子124。胶材122例如为绝缘材料。
请参考图1B，图案化异方性导电材料120以形成露出第一接垫112的异方性导电胶层120’。异方性导电胶层120’具有开口O1，第一接垫112位于开口O1的底部。在一些实施例中，图案化异方性导电材料120的方法为雷射剥离、黄光制程、刮除或其他适合的方法。在一些实施例中，开口O1的高度H1为0.5微米至10微米，宽度W1为1微米至100微米。
请参考图1C，形成第一焊料130于第一接垫112上。第一焊料130覆盖第一接垫112。在一些实施例中，形成第一焊料130的方法为微影蚀刻、喷墨印刷、网版印刷或其他适合的方法。在一些实施例中，第一焊料130的材料为金、银、铟、锡或其他金属或上述金属的合金。
在本实施例中，第一焊料130的高度H2大于开口O1的高度H1，因此能使发光二极管更容易与第一焊料130接触，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一焊料130的高度H2小于开口O1的高度H1。
请参考图1D，放置第一发光二极管140于异方性导电胶层120’上。放置第一发光二极管140的方式例如为巨量转移制程。在一些实施例中，以转置装置T将第一发光二极管140自其他基板转置于异方性导电胶层120’上。在一些实施例中，由于异方性导电胶层120’不需要加温就可以黏住第一发光二极管140，因此，第一发光二极管140能够在常温低压或常温常压的环境下进行转置制程，使转置装置T不会因为高温而变形，借此提升转置制程的对位精准度。
在本实施例中，第一发光二极管140为水平式发光二极管，且包括第一半导体层142、发光层143、第二半导体层144、第一电极146以及第二电极148。第二半导体层144重叠于第一半导体层142。发光层143位于第一半导体层142与第二半导体层144之间。第一半导体层142的面积大于第二半导体层144的面积。第一电极146位于第一半导体层142上。第二电极148位于第二半导体层144上。在转置制程中，第一半导体层142位于第一发光二极管140朝向转置装置T的一侧，第一电极146与第二电极148皆位于发光二极管140朝向主动元件基板100的一侧。在转置制程后，第二电极148接触异方性导电胶层120’。异方性导电胶层120’与第一焊料130中的一者在垂直主动元件基板100的方向D1上重叠于发光层143，且另一者不重叠于发光层143。在本实施例中，异方性导电胶层120’在方向D1上重叠于发光层143，且第一焊料130在方向D1上不重叠于发光层143。在本实施例中，在转置制程后，第二电极148接触异方性导电胶层120’，而第一电极146分离于第一焊料130，但本发明不以此为限。在其他实施例中，在转置制程后，第一电极146接触第一焊料130。
在一些实施例中，第一半导体层142为N型半导体，且第二半导体层144为P型半导体。在本实施例中，发光层143的面积受限于第二半导体层144的尺寸，第二半导体层144的尺寸越大能使第一发光二极管140具有越大的发光面积。缩小第一电极146的尺寸以使发光层143的尺寸得以放大。第二电极148位于发光层143下方，不会阻挡第一发光二极管140发光。因此，第二电极148的面积大于第一电极146的面积有助于提高第一发光二极管140的发光效率。在本实施例中，第二电极148的面积大于第一电极146的面积。制程的解析度较低的异方性导电胶层120’重叠于面积较大的第二电极148，而制程的解析度较高的金属共熔接合重叠于面积较小的第一电极146，借此能避免第一发光二极管140接合失败而导致的断路问题。
请参考图1E，对第一发光二极管140执行热压制程以使第一发光二极管140电性连接至第一接垫112以及第二接垫114。在热压制程后，异方性导电胶层120’中的导电粒子124电性连接第二电极148至第二接垫114。在热压制程后，第一电极146与第一焊料130共熔接合。共熔接合后的第一焊料130具有高度H2’。在本实施例中，高度H2’小于高度H2。在本实施例中，异方性导电胶层120’在垂直方向上导电，且在水平方向上不导电，因此，即使第一焊料130在热压时发生溢流而接触开口O1的侧壁SW2，当第二接垫114的边缘与开口O1的侧壁SW2之间的距离GP大于导电粒子124的直径，即使在第二接垫114的边缘与开口O1的侧壁SW2之间有导电粒子124，也不会使第一接垫112通过异方性导电胶层120’而与第二接垫114短路。在一些实施例中，异方性导电胶层120’的开口O1靠近第二接垫114的侧壁SW1与第二接垫114靠近第一接垫112的侧壁SW2之间的间距GP大于124导电粒子的直径，可以更佳的避免第一接垫112与第二接垫114短路。在一些实施例中，间距GP为3微米至10微米，导电粒子的直径为2微米至5微米。
在一些实施例中，在热压制程后，第一发光二极管140陷入异方性导电胶层120’的厚度ST大于0微米且小于3微米。在一些实施例中，热压制程的温度为摄氏120度至摄氏300度。
基于上述，第一发光二极管140分别通过异方性导电胶层120’以及第一焊料130而电性连接至第二接垫114以及第一接垫112，借此能提升转置制程的可靠度。
图2是依照本发明的一实施例的一种发光装置的剖面示意图。在此必须说明的是，图2的实施例沿用图1E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2，发光装置更包括阻障层150。阻障层150设置于异方性导电胶层120’与第一焊料130之间。在一些实施例中，阻障层150环绕开口O1。
在一些实施例中，形成阻障层150的方法例如为对异方性导电材料120(绘于图1A)执行雷射制程，使部分异方性导电材料120变质以形成黏度及/或硬度较高的阻障层150。在一些实施例中，阻障层150包括碳化的胶材122。在一些实施例中，阻障层150以及开口O1于同一道雷射制程中形成。
阻障层150能够抑制异方性导电胶层120’中的导电粒子124流动，进而防止第一接垫112与第二接垫114短路。
图3是依照本发明的一实施例的一种发光装置的剖面示意图。在此必须说明的是，图3的实施例沿用图1E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3，发光装置更包括凸块160。凸块160位于主动元件基板100上，且位于异方性导电胶层120’的开口O1中。第一接垫112位于凸块160上。
凸块160可以减少第一焊料130所需的厚度，降低第一焊料130在热压制程中出现的溢流问题。
在一些实施例中，凸块160的材料包括绝缘层料。借由凸块160的设置可以降低异方性导电胶层120’中的导电粒子124与第一接垫112接触的机率。
在一些实施例中，凸块160可以包括薄膜电晶体、电容或其他元件。
图4是依照本发明的一实施例的一种发光装置的剖面示意图。在此必须说明的是，图4的实施例沿用图1E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4，发光装置更包括凸起结构170。凸起结构170位于主动元件基板100上。异方性导电胶层120’覆盖凸起结构170。第二接垫114位于凸起结构170与第一接垫112之间。凸起结构170可以抑制第二接垫114上的导电粒子124的流动，进而防止导电粒子124离开第二接垫114的范围导致断路问题的发生。
在本实施例中，凸起结构170为主动元件，且第二接垫114电性连接至主动元件。在本实施例中，信号线172电性连接至凸起结构170。
图5是依照本发明的一实施例的一种发光装置的剖面示意图。在此必须说明的是，图5的实施例沿用图4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5，在本实施例中，凸起结构170为遮光元件。举例来说，凸起结构170为黑色矩阵(Black matrix)。第二接垫114延伸至凸起结构170下方。凸起结构170可以抑制第二接垫114上的导电粒子124的流动，进而防止导电粒子124离开第二接垫114的范围导致断路问题的发生。
图6A至图6E是依照本发明的一实施例的一种发光装置的制造方法的俯视示意图。在此必须说明的是，图6A至图6E的实施例沿用图1A至图1E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6A，形成异方性导电材料120于主动元件基板100上的第三接垫112a与第四接垫114a上。异方性导电材料120包括胶材122以及分布于胶材122中的多个导电粒子124。在一些实施例中，第三接垫112a与第四接垫114a中的一者电性连接至主动元件(未绘出)，第三接垫112a与第四接垫114a中的另一者电性连接至共用电极(未绘出)。
请参考图6B，图案化异方性导电材料120以形成露出第三接垫112a(对应于图1B的第一接垫112)的异方性导电胶层120’。异方性导电胶层120’具有开口O2，第三接垫112a位于开口O2的底部。
形成第二焊料130a于第三接垫112a上。第二焊料130a覆盖第三接垫112a。在一些实施例中，形成第二焊料130a的方法为微影蚀刻、喷墨印刷、网版印刷或其他适合的方法。在一些实施例中，第二焊料130a(对应于图1C的第一焊料130)的材料为金、银、铟、锡或其他金属或上述金属的合金。
请参考图6C，放置第二发光二极管140a(对应于图1D的第一发光二极管140)于异方性导电胶层120’上。在一些实施例中，以转置装置将第二发光二极管140a与第一发光二极管自其他基板转置于异方性导电胶层120’上。在本实施例中，第二发光二极管140a重叠于第三接垫112a以及第四接垫114a的第一延伸部114a-1。
在本实施例中，第二发光二极管140a的结构类似于第一发光二极管(请参考图1D)。第二发光二极管140a为水平式发光二极管，且包括第一半导体层142a、发光层(未绘出)、第二半导体层144a、第一电极146a以及第二电极148a。第二半导体层144a重叠于第一半导体层142a。发光层位于第一半导体层142a与第二半导体层144a之间。第一半导体层142a的面积大于第二半导体层144a的面积。第一电极146a位于第一半导体层142a上。第二电极148a位于第二半导体层144a上。
在本实施例中，第二发光二极管140a未能正确的电性连接至第三接垫112a与第四接垫114a。举例来说，第二发光二极管140a可能在转置过程中没有对准正确的位置，或是第二发光二极管140a在热压制程后没有与第二焊料130a正确的共熔接合。
请参考图6D，移除第二发光二极管140a。在本实施例中，位于第二发光二极管140a下方的部分异方性导电胶层120’也被移除，以形成具有开口O3的异方性导电胶层120”。开口O3位置重叠于第二发光二极管140a设置的位置。在本实施例中，开口O3暴露出第三接垫112a与第四接垫114a的第一延伸部114a-1。移除部分异方性导电胶层120’以及第二发光二极管140a的方法例如包括雷射制程。
选择性地移除第二焊料130a，并于第三接垫112a上形成第三焊料130b。第三焊料130b覆盖第三接垫112a。移除第二焊料130a的方法例如包括雷射制程。
请参考图6E，放置第三发光二极管140b于主动元件基板上。在本实施例中，放置第三发光二极管140b于异方性导电胶层120”上。在本实施例中，第三发光二极管140b重叠于第三接垫112a以及第四接垫114a的第二延伸部114a-2。
第三发光二极管140b的结构类似于第一发光二极管(请参考图1D)。第三发光二极管140b为水平式发光二极管，且包括第一半导体层142b、发光层(未绘出)、第二半导体层144b、第一电极146b以及第二电极148b。第二半导体层144b重叠于第一半导体层142b。发光层位于第一半导体层142b与第二半导体层144b之间。第一半导体层142b的面积大于第二半导体层144b的面积。第一电极146b位于第一半导体层142b上。第二电极148b位于第二半导体层144b上。
对第三发光二极管140b执行热压制程以使第三发光二极管140b电性连接至第三接垫112a以及第四接垫114a。举例来说，第三发光二极管140b的第一电极146b通过第三焊料130b而电性连接至第三接垫112a，且第三发光二极管140b的第二电极148b通过异方性导电胶层120”而电性连接至第四接垫114a。
基于上述，可以借由第三发光二极管修复第二发光二极管的短路问题或断路问题。
图7是依照本发明的一实施例的一种发光装置的俯视示意图。在此必须说明的是，图7的实施例沿用图6A至图6E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，第四发光二极管140c以及第三发光二极管140e的结构类似于第一发光二极管140d。第四发光二极管140c为水平式发光二极管，且包括第一半导体层142c、发光层(未绘出)、第二半导体层144c、第一电极146c以及第二电极148c。第二半导体层144c重叠于第一半导体层142c。发光层位于第一半导体层142c与第二半导体层144c之间。第一半导体层142c的面积大于第二半导体层144c的面积。第一电极146c位于第一半导体层142c上。第二电极148c位于第二半导体层144c上。
第四发光二极管140c以及第一发光二极管140d在第一次热压制程后(如图1E)正确地电性连接至接垫。第二接垫114包括延伸方向不同的第一延伸部114-1以及第二延伸部114-2，第四接垫114a包括延伸方向不同的第一延伸部114a-1以及第二延伸部114a-2，第六接垫114b包括延伸方向不同的第一延伸部114b-1以及第二延伸部114b-2。
第一发光二极管140d的第一电极146电性连接至第一接垫112，且第一发光二极管140d的第二电极148电性连接至第二接垫114的第一延伸部114-1。在本实施例中，第四发光二极管140c的第一电极146c电性连接至第五接垫112b，且第四发光二极管140c的第二电极148c电性连接至第六接垫114b的第一延伸部114b-1。
第三发光二极管140e是用于修复的发光二极管。举例来说，移除未正确连接至接垫的第二发光二极管，接着再将第三发光二极管140e设置于异方性导电胶层120”上。第三发光二极管140e在第二次热压制程后电性连接至第三接垫112a以及第四接垫114a。在本实施例中，第三发光二极管140e的第一电极146b电性连接至第三接垫112a，且第三发光二极管140e的第二电极148b电性连接至第四接垫114a的第二延伸部114a-2。在本实施例中，第三发光二极管140e的摆设方向不同于第四发光二极管140c的摆设方向以及第一发光二极管140d的摆设方向。
在本实施例中，第二接垫114、第四接垫114a以及第六接垫114b例如为共用电极，且第二接垫114、第四接垫114a以及第六接垫114b电性相连。举例来说，第四接垫114a的第一延伸部114a-1、第二接垫114的第一延伸部114-1以及第六接垫114b的第一延伸部114b-1依序相连。第一接垫112、第三接垫112b以及第五接垫112b分别电性连接至不同的主动元件(未绘出)。
综上所述，第一发光二极管分别通过异方性导电胶层以及焊料而电性连接至第二接垫以及第一接垫，借此避免第一发光二极管在转置过程后出现短路或断路的问题。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (12)
1.一种发光装置，其特征在于，包括：
一主动元件基板；
一第一接垫与一第二接垫，位于该主动元件基板上；
一焊料，覆盖该第一接垫；
一异方性导电胶层，覆盖该第二接垫；以及
一发光二极管，设置于该异方性导电胶层以及该焊料上，并分别通过该异方性导电胶层以及该焊料而电性连接至该第二接垫以及该第一接垫；
其中，该异方性导电胶层具有一开口，且该焊料设置于该开口中。
2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该发光二极管包括：
一第一半导体层；
一第二半导体层，重叠于该第一半导体层，其中该第一半导体层的面积大于该第二半导体层的面积；
一第一电极，位于该第一半导体层上，且接触该焊料；以及
一第二电极，位于该第二半导体层上，且接触该异方性导电胶层，其中该第一电极与该第二电极皆位于该发光二极管朝向该主动元件基板的一侧。
3.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，该第一半导体层为N型半导体，且该第二半导体层为P型半导体。
4.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，该第二电极的面积大于该第一电极的面积。
5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该异方性导电胶层包括胶材以及分布于该胶材中的多个导电粒子，其中该第二接垫的边缘与该开口的侧壁之间的间距大于该些导电粒子的直径。
6.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，更包括：
一阻障层，设置于该异方性导电胶层与该焊料之间。
7.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该主动元件基板更包括：
一凸起结构，位于该主动元件基板上，其中该异方性导电胶层覆盖该凸起结构，且该第二接垫位于该第一接垫与该凸起结构之间。
8.如权利要求7所述的发光装置，其特征在于，该凸起结构包括主动元件或遮光元件。
9.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，更包括：
一凸块，位于该主动元件基板上，其中该第一接垫位于该凸块上。
10.一种发光装置的制造方法，其特征在于，包括：
形成一异方性导电材料于一主动元件基板上的一第一接垫与一第二接垫上；
图案化该异方性导电材料以形成露出该第一接垫的一异方性导电胶层；
形成一第一焊料于该第一接垫上；
放置一第一发光二极管于该异方性导电胶层上；以及
对该第一发光二极管执行一第一热压制程以使该第一发光二极管电性连接至该第一接垫以及该第二接垫。
11.如权利要求10所述的发光装置的制造方法，其特征在于，更包括：
该第二接垫具有第一延伸部与第二延伸部，该第一发光二极管电性连接至该第一接垫及该第二接垫的第一延伸部；
移除该第一发光二极管；
放置一第二发光二极管于该主动元件基板上；以及
对该第二发光二极管执行一第二热压制程以使该第二发光二极管电性连接至该第一接垫以及该第二接垫的第二延伸部。
12.如权利要求11所述的发光装置的制造方法，其特征在于，更包括：
移除该第一发光二极管以及位于该第一发光二极管下方的部分该异方性导电胶层；
移除该第一焊料；以及
形成一第二焊料于该第一接垫上。
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