CN117174702A - 发光装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发光装置及其制造方法，其中该发光装置包括：电路基板、多个发光元件、多个金属图案、多个连接件以及多个共晶图案。多个发光元件设置于电路基板之上。多个金属图案分别设置于多个发光元件与电路基板之间。多个连接件分别设置于多个发光元件与多个金属图案之间。多个共晶图案分别设置于多个发光元件与多个连接件之间，其中多个发光元件中的第一发光元件与电路基板之间具有第一间距，多个发光元件中的第二发光元件与电路基板之间具有第二间距，且第一间距与第二间距之差为共晶图案的厚度。

Description

发光装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光电装置及其制造方法，且特别是涉及一种发光装置及其制造方法。

背景技术

微型发光元件(例如微型发光二极管，Micro-LED)显示装置具有省电、高效率、高亮度及反应时间快等优点。由于微型发光元件的尺寸极小，目前制作微型发光元件显示装置的方法是采用巨量转移(Mass Transfer)技术，亦即利用微机电阵列技术进行微型发光元件取放，以将大量的微型发光元件一次搬运到电路基板上。

但是，巨量转移之后常有发光元件无法点亮的情况发生，目前的一种做法是先移除无法点亮的发光元件及其与电路基板之间的连接材，再重新置入导电胶及发光元件来进行修补。然而，在修补过程中，由于连接材无法完全去除，造成导电胶成形不良，而无法顺利连接修补的发光元件，导致发光元件修补良率不佳。

发明内容

本发明提供一种显示装置，具有提高的发光元件修补良率。

本发明的一个实施例提出一种发光装置，包括：电路基板、多个发光元件、多个金属图案、多个连接件以及多个共晶图案。多个发光元件设置于电路基板之上。多个金属图案分别设置于多个发光元件与电路基板之间。多个连接件分别设置于多个发光元件与多个金属图案之间。多个共晶图案分别设置于多个发光元件与多个连接件之间，其中多个发光元件中的第一发光元件与电路基板之间具有第一间距，多个发光元件中的第二发光元件与电路基板之间具有第二间距，且第一间距与第二间距之差为共晶图案的厚度。

在本发明的一实施例中，上述的金属图案包含钛、钼或铜。

在本发明的一实施例中，上述的连接件包含铟、锡、铜、银、铋或其合金。

在本发明的一实施例中，上述的多个连接件的厚度不完全相同。

在本发明的一实施例中，与上述的第一发光元件电连接的连接件具有第一厚度，与上述的第二发光元件电连接的连接件具有第二厚度，且第一厚度与第二厚度之差为共晶图案的厚度。

在本发明的一实施例中，上述的多个共晶图案的厚度实质上相同。

在本发明的一实施例中，上述的共晶图案的厚度为0.4μm至0.7μm。

在本发明的一实施例中，上述的发光装置还包括多个接垫，分别位于多个金属图案与电路基板之间。

本发明的一个实施例提出一种发光装置，包括：电路基板、多个发光元件、多个连接件以及多个共晶图案。多个发光元件设置于电路基板之上。多个连接件分别设置于多个发光元件与电路基板之间。多个共晶图案分别设置于多个发光元件与多个连接件之间，其中多个连接件中的第一连接件设置于多个发光元件中的第一发光元件与电路基板之间，多个连接件中的第二连接件设置于多个发光元件中的第二发光元件与电路基板之间，且第一连接件的厚度为共晶图案的厚度与第二连接件的厚度之和。

在本发明的一实施例中，上述的共晶图案包括发光元件的电极的材料及连接件的材料。

在本发明的一实施例中，上述的发光装置还包括多个金属图案，分别设置于多个连接件与电路基板之间。

在本发明的一实施例中，上述的金属图案的厚度为至/>

本发明的一个实施例提出一种发光装置的制造方法，包括：提供待修补发光装置，其中待修补发光装置包括：电路基板；第一发光元件，设置于电路基板上的第一位置，且电路基板上的第二位置未设置第一发光元件；以及第一共晶图案，仅设置于电路基板与第一发光元件之间；提供表面形成有粘着层的载板；仅于载板上的第三位置设置第二发光元件，且第三位置对应于第二位置；以及将第二发光元件从载板转移至电路基板上的第二位置，其中第一发光元件与电路基板之间具有第一间距，第二发光元件与电路基板之间具有第二间距，且第一间距大于第二间距。

在本发明的一实施例中，上述的制造方法还包括在「提供待修补发光装置」之前从电路基板上的第二位置移除第一发光元件及第一共晶图案。

在本发明的一实施例中，上述的待修补发光装置还包括多个金属图案及多个第一连接件，其中第一共晶图案位于第一发光元件与第一连接件之间，且金属图案位于第一连接件与电路基板之间。

在本发明的一实施例中，上述的金属图案及第一连接件还设置于第二位置。

在本发明的一实施例中，上述的制造方法还包括在「将第二发光元件从载板转移至电路基板上的第二位置」之后对第二发光元件及电路基板进行热处理，以在位于第二位置的第一连接件中形成第二共晶图案及第二连接件。

在本发明的一实施例中，上述的第一连接件的厚度为第二共晶图案与第二连接件的厚度之和。

在本发明的一实施例中，上述的第一共晶图案的厚度实质上等于第二共晶图案的厚度。

在本发明的一实施例中，上述的第三位置的坐标对应于第二位置的坐标。

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，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1至图6是本发明一实施例的发光装置的制造方法的步骤流程的局部剖面示意图；

图7是本发明一实施例的发光装置的制造方法的流程图。

符号说明

10:发光装置

10’:待修补发光装置

110:电路基板

112:底板

114:电路结构

120,120a,120b,120c:发光元件

121:第一电极

122:第二电极

123:发光叠层

130:连接层

131,133:连接件

132,134:共晶图案

140:接垫

150:金属图案

702,704,706,708:步骤

AH:粘着层

CA:载板

I,II,III:位置

S1,S2:间距

TH:热处理

TL:激光处理

具体实施方式

在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件「上」或「连接到」另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反地，当元件被称为「直接在另一元件上」或「直接连接到」另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，「连接」可以指物理及/或电连接。再者，「电连接」或「耦接」可为二元件间存在其它元件。

应当理解，尽管术语「第一」、「第二」、「第三」等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、层及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的第一「元件」、「部件」、「区域」、「层」或「部分」可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。

这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非内容清楚地指示，否则单数形式「一」、「一个」和「该」旨在包括复数形式，包括「至少一个」或表示「及/或」。如本文所使用的，术语「及/或」包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语「包含」及/或「包括」指定所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、部件及/或其组合的存在或添加。

此外，诸如「下」或「底部」和「上」或「顶部」的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的「下」侧的元件将被定向在其他元件的「上」侧。因此，示例性术语「下」可以包括「下」和「上」的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件「下」或「下方」的元件将被定向为在其它元件「上方」。因此，示例性术语「下」或「下方」可以包括上方和下方的取向。

考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)，本文使用的「约」、「近似」、或「实质上」包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值。例如，「约」可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或±30％、±20％、±10％、±5％内。再者，本文使用的「约」、「近似」、或「实质上」可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。

本文参考作为理想化实施例的示意图的截面图来描述示例性实施例。因此，可以预期到作为例如制造技术及/或公差的结果的图示的形状变化。因此，本文所述的实施例不应被解释为限于如本文所示的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙及/或非线性特征。此外，所示的锐角可以是圆的。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不是旨在示出区域的精确形状，并且不是旨在限制权利要求的范围。

图1至图6是依照本发明一实施例的发光装置的制造方法的步骤流程的局部剖面示意图。图7是依照本发明一实施例的发光装置的制造方法的流程图。以下，配合图1至图7说明发光装置10的制造方法。

首先，请参照图1，将多个发光元件120转移至电路基板110上。在一些实施例中，发光元件120通过连接层130电连接电路基板110。在一些实施例中，电路基板110上设置有多个接垫140，且发光元件120通过连接层130电连接至电路基板110上的接垫140。在一些实施例中，各个接垫140上设置有金属图案150，且发光元件120通过连接层130及金属图案150电连接接垫140。

在一些实施例中，先将连接层130配置于发光元件120的第一电极121及第二电极122上，再使第一电极121及第二电极122上的连接层130连接接垫140上的金属图案150。在一些实施例中，先将连接层130配置于金属图案150上，再使第一电极121及第二电极122分别连接对应的金属图案150上的连接层130。在一些实施例中，发光元件120的第二电极122电连接电路基板110的电路结构114。

在一些实施例中，电路基板110可以包括设置于底板112上的电路结构114，其中底板112可以是透明基板或非透明基板，其材质可以是石英基板、玻璃基板、高分子基板或其他适当材质。电路结构114可包括发光装置10需要的元件或线路，例如驱动元件、开关元件、存储电容、电源线、驱动信号线、时序信号线、电流补偿线、检测信号线等等。

在一些实施例中，发光元件120包括第一电极121、第二电极122以及发光叠层123，且第一电极121及第二电极122可以分别电连接发光叠层123中的不同层。在一些实施例中，第一电极121及第二电极122位于发光叠层123的同一侧，但本发明不限于此。在一些实施例中，第一电极121及第二电极122位于发光叠层123的不同侧。在一些实施例中，发光元件120为水平式(Lateral)微型发光二极管。在一些实施例中，发光元件120为垂直式(Vertical)微型发光二极管。

在一些实施例中，第一电极121或第二电极122的材质包括金属、合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物或其他合适的材料或是金属材料与其他导电材料的堆叠层或其他低阻值的材料。在一些实施例中，发光叠层123包括第一型半导体层、第二型半导体层以及夹于第一型半导体层与第二型半导体层之间的发光层。在一些实施例中，第一型半导体层为N型掺杂半导体层，例如N型氮化镓(n-GaN)层。在一些实施例中，第二型半导体层为P型掺杂半导体层，例如P型氮化镓(p-GaN)层。在一些实施例中，发光层例如具有多层量子阱结构(Multiple Quantμm Well,MQW)。在一些实施例中，多重量子阱结构可以包括交替堆叠的多层氮化铟镓(InGaN)以及多层氮化镓(GaN)。

在一些实施例中，连接层130的厚度约为2μm至2.2μm。在一些实施例中，连接层130的材质包括铟(In)、锡(Sn)、铜(Cu)、银(Ag)、铋(Bi)或其合金。在一些实施例中，接垫140的材质包括铟锡氧化物(InSnO)、铟锌氧化物(InZnO)、铝锡氧化物(AlSnO)、铝锌氧化物(AlZnO)、铟镓锌氧化物(InGaZnO)、纳米银或其他适合的导电氧化物。在一些实施例中，金属图案150的材质包括钛(Ti)、钼(Mo)或铜。

请参照图2，在将多个发光元件120转移至电路基板110上之后，可以对发光元件120及电路基板110进行热处理TH，以使第一电极121及第二电极122的材料分别渗入对应的连接层130中，而在连接层130中形成共晶图案132，且连接层130中未形成共晶图案132的部分成为连接件131。换句话说，在热处理TH之后，连接层130转变成连接件131及共晶图案132，其中连接件131的材料与连接层130的材料实质上相同，且共晶图案132的材料包括第一电极121或第二电极122的材料及连接层130的材料。在一些实施例中，热处理TH的温度为150℃至300℃。在一些实施例中，热处理TH的时间为1分钟至10分钟。

在一些实施例中，可以对发光元件120进行测试，以确认发光元件120是否能够正常点亮。举例而言，进行测试之后发现，位于位置I的发光元件120a能够正常点亮，而位于位置II的发光元件120b无法正常点亮。

请参照图3a及图7的步骤702，接着，可以对无法正常点亮的发光元件120b进行激光处理TL，以移除发光元件120b，而得到待修补发光装置10’。由于共晶图案132的材质较脆，且共晶图案132与连接件131之间的键结力弱，因此，在激光处理TL之后，发光元件120b连同共晶图案132会被从位置II移除。在一些实施例中，共晶图案132与第一电极121或第二电极122之间的接合力大于共晶图案132与连接件131之间的键结力。在一些实施例中，连接件131与金属图案150之间的接合力大于共晶图案132与连接件131之间的键结力。

在一些实施例中，待修补发光装置10’包括电路基板110以及发光元件120a，发光元件120a设置于电路基板110上的位置I，且电路基板110上的位置II未设置任何发光元件。在一些实施例中，待修补发光装置10’还包括位于电路基板110与发光元件120a之间的金属图案150、连接件131及共晶图案132。在一些实施例中，连接件131位于金属图案150与共晶图案132之间，且共晶图案132位于发光元件120a的第一电极121及第二电极122与对应的连接件131之间。在一些实施例中，待修补发光装置10’还包括接垫140，且接垫140位于金属图案150与电路基板110之间。

在一些实施例中，待修补发光装置10’还包括位于电路基板110上的位置II的金属图案150、接垫140以及连接件131，且金属图案150位于连接件131与电路基板110之间，接垫140位于金属图案150与电路基板110之间。

图3b为待修补发光装置10’的局部上视示意图。举例而言，如图3b所示，电路基板110上有多个位置I都设置有一个发光元件120a，且电路基板110上有三个位置II都未设置任何发光元件。位置II的数量并无特殊限制，可以视需要而改变。

图4为表面形成有粘着层AH的载板CA的局部上视示意图。请参照图4及图7的步骤704，在一些实施例中，提供表面形成有粘着层AH的载板CA可以通过旋涂(Spin coating)的方式于载板CA的表面上形成粘着层AH来实施。在一些实施例中，粘着层AH包括例如压克力系树脂等具有粘着性的材料。

请参照图7的步骤706，接着，仅于载板CA上的三个位置III设置发光元件120c，且载板CA上的三个位置III对应于电路基板110上的三个位置II。在一些实施例中，可以检测电路基板110的三个位置II的坐标，由此决定载板CA上的三个位置III的坐标，然后再将附着于暂时载板的发光元件120c转移至载板CA上的位置III。在一些实施例中，位置III的坐标对应于位置II的坐标。在一些实施例中，可以采用激光剥离(Laser Lift Off)制作工艺来将附着于暂时载板的发光元件120c转移至载板CA上的位置III。位置III的数量并无特殊限制，可以视位置II的数量进行调整。

请参照图5及图7的步骤708，接着，可以将位于载板CA上的位置III的发光元件120c转移至电路基板110上的位置II，以对待修补发光装置10’进行修补，而得到如图6所示的发光装置10。在一些实施例中，可以采用压印(Stamp)技术来将发光元件120c从载板CA上的位置III转移至电路基板110上的位置II，相较于现有使用布满发光元件阵列的载板来修补待修补发光装置10’，不仅能够避免损伤已设置于电路基板110上的位置I的发光元件120a，还能够减少发光元件的浪费。

请参照图6，在一些实施例中，在发光元件120c的第一电极121及第二电极122分别落于位置II上对应的连接件131上之后，可以对发光元件120c及电路基板110进行热处理TH，以使第一电极121及第二电极122的材料分别渗入对应的连接件131中，而在位于位置II的连接件131中形成共晶图案134，且连接件131中未形成共晶图案134的部分成为连接件133。换句话说，在热处理TH之后，连接件131转变成连接件133及共晶图案134，其中连接件133的材料与连接件131的材料相同，且共晶图案134的材料包括第一电极121或第二电极122的材料及连接件131的材料。在一些实施例中，共晶图案134的材料与共晶图案132的材料实质上相同。在一些实施例中，共晶图案134的厚度与共晶图案132的厚度实质上相同。在一些实施例中，连接件131的厚度实质上等于连接件133的厚度与共晶图案134的厚度之和。

在一些实施例中，图6是依照本发明一实施例的发光装置10的局部剖面示意图。发光装置10包括：电路基板110、发光元件120a、120c、多个金属图案150、连接件131、133以及共晶图案132、134。发光元件120a、120c设置于电路基板110之上，且发光元件120a、120c都包括第一电极121、第二电极122以及发光叠层123。多个金属图案150分别设置于发光元件120a、120c与电路基板之间。连接件131、133分别设置于发光元件120a、120c与多个金属图案150之间。共晶图案132、134分别设置于发光元件120a、120c与连接件131、133之间。

在一些实施例中，发光装置10还包括多个接垫140，且多个接垫140分别位于多个金属图案150与电路基板110之间。在一些实施例中，发光元件120a的第一电极121及第二电极122与电路基板110之间分别设置有共晶图案132、连接件131、金属图案150以及接垫140。在一些实施例中，发光元件120c的第一电极121及第二电极122与电路基板110之间分别设置有共晶图案134、连接件133、金属图案150以及接垫140。

在一些实施例中，发光元件120a与电路基板110之间具有间距S1，发光元件120c与电路基板110之间具有间距S2，且间距S1大于间距S2。在一些实施例中，间距S1与间距S2之差为共晶图案132或共晶图案134的厚度。

在一些实施例中，连接件131的厚度与连接件133的厚度不同。在一些实施例中，连接件131的厚度与连接件133的厚度之差为共晶图案134的厚度。在一些实施例中，连接件131的厚度与连接件133的厚度之差为共晶图案132的厚度。在一些实施例中，共晶图案132、134的厚度为0.4μm至0.7μm。在一些实施例中，连接件131的厚度约为1.3μm至1.8μm。在一些实施例中，共晶图案132与连接件131的厚度比约为22％至54％。在一些实施例中，共晶图案134与连接件133的厚度比约为44％至117％。在一些实施例中，金属图案150的厚度为至/>

综上所述，本发明的发光装置通过共晶图案与连接件之间的键结力弱，在移除无法正常点亮的发光元件的同时能够连带移除共晶图案，且留下平整的连接件，因此不需将留下的连接件移除，且于后续置入修补的发光元件时，不需再置入导电胶或连接材，因此能够简化修补程序，同时提高发光元件的修补良率。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以所附的权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种发光装置，包括：

电路基板；

多个发光元件，设置于所述电路基板之上；

多个金属图案，分别设置于所述多个发光元件与所述电路基板之间；

多个连接件，分别设置于所述多个发光元件与所述多个金属图案之间；以及

多个共晶图案，分别设置于所述多个发光元件与所述多个连接件之间，

其中所述多个发光元件中的第一发光元件与所述电路基板之间具有第一间距，所述多个发光元件中的第二发光元件与所述电路基板之间具有第二间距，且所述第一间距与所述第二间距之差为所述共晶图案的厚度。

2.如权利要求1所述的发光装置，其中所述金属图案包含钛、钼或铜。

3.如权利要求1所述的发光装置，其中所述连接件包含铟、锡、铜、银、铋或其合金。

4.如权利要求1所述的发光装置，其中所述多个连接件的厚度不完全相同。

5.如权利要求1所述的发光装置，其中与所述第一发光元件电连接的连接件具有第一厚度，与所述第二发光元件电连接的连接件具有第二厚度，且所述第一厚度与所述第二厚度之差为所述共晶图案的厚度。

6.如权利要求1所述的发光装置，其中所述多个共晶图案的厚度实质上相同。

7.如权利要求6所述的发光装置，其中所述共晶图案的厚度为0.4μm至0.7μm。

8.如权利要求1所述的发光装置，还包括多个接垫，分别位于所述多个金属图案与所述电路基板之间。

9.一种发光装置，包括：

电路基板；

多个发光元件，设置于所述电路基板之上；

多个连接件，分别设置于所述多个发光元件与所述电路基板之间；以及

多个共晶图案，分别设置于所述多个发光元件与所述多个连接件之间，

其中所述多个连接件中的第一连接件设置于所述多个发光元件中的第一发光元件与所述电路基板之间，所述多个连接件中的第二连接件设置于所述多个发光元件中的第二发光元件与所述电路基板之间，且所述第一连接件的厚度为所述共晶图案的厚度与所述第二连接件的厚度之和。

10.如权利要求9所述的发光装置，其中所述共晶图案包括所述发光元件的电极的材料及所述连接件的材料。

11.如权利要求9所述的发光装置，还包括多个金属图案，分别设置于所述多个连接件与所述电路基板之间。

12.如权利要求11所述的发光装置，其中所述金属图案的厚度为至/>

13.一种发光装置的制造方法，包括：

提供待修补发光装置，其中所述待修补发光装置包括：

电路基板；

第一发光元件，设置于所述电路基板上的第一位置，且所述电路基板上的第二位置未设置所述第一发光元件；以及

第一共晶图案，仅设置于所述电路基板与所述第一发光元件之间；提供表面形成有粘着层的载板；

仅于所述载板上的第三位置设置第二发光元件，且所述第三位置对应于所述第二位置；以及

将所述第二发光元件从所述载板转移至所述电路基板上的所述第二位置，其中所述第一发光元件与所述电路基板之间具有第一间距，所述第二发光元件与所述电路基板之间具有第二间距，且所述第一间距大于所述第二间距。

14.如权利要求13所述的发光装置的制造方法，还包括在提供待修补发光装置之前从所述电路基板上的所述第二位置移除所述第一发光元件及所述第一共晶图案。

15.如权利要求13所述的发光装置的制造方法，其中所述待修补发光装置还包括多个金属图案及多个第一连接件，其中所述第一共晶图案位于所述第一发光元件与所述第一连接件之间，且所述金属图案位于所述第一连接件与所述电路基板之间。

16.如权利要求15所述的发光装置的制造方法，其中所述金属图案及所述第一连接件还设置于所述第二位置。

17.如权利要求16所述的发光装置的制造方法，还包括在将所述第二发光元件从所述载板转移至所述电路基板上的所述第二位置之后对所述第二发光元件及所述电路基板进行热处理，以在位于所述第二位置的所述第一连接件中形成第二共晶图案及第二连接件。

18.如权利要求17所述的发光装置的制造方法，其中所述第一连接件的厚度为所述第二共晶图案与所述第二连接件的厚度之和。

19.如权利要求17所述的发光装置的制造方法，其中所述第一共晶图案的厚度实质上等于所述第二共晶图案的厚度。

20.如权利要求13所述的发光装置的制造方法，其中所述第三位置的坐标对应于所述第二位置的坐标。