TW202102913A

TW202102913A - 元件基板及其製造方法

Info

Publication number: TW202102913A
Application number: TW108123472A
Authority: TW
Inventors: 李一宏; 黃朝偉
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2021-01-16
Also published as: TWI712844B

Abstract

一種元件基板包括基板、元件層、支撐結構及線路層。基板具有第一表面及相對於第一表面之第二表面。元件層設置於基板之第一表面上，元件層包含主動元件及接墊，接墊位於主動元件上且與主動元件電性連接。支撐結構設置於元件層上且環繞接墊，支撐結構之厚度大於接墊之厚度，且支撐結構之彈性恢復力介於約80%至約95%之間。線路層設置於基板之第二表面上。

Description

元件基板及其製造方法

本揭露是關於一種元件基板及其製造方法。

隨著科技進步，為了提升面板空間利用率，窄邊框顯示器已成為未來面板產業發展的主要趨勢。而微型發光二極體顯示器具有低功耗、高亮度、高色彩飽和度、反應速度快以及省電等優點，不僅如此，微型發光二極體顯示器更具有材料穩定性佳與無影像殘留(image sticking)等優勢。其中微型發光二極體顯示器是透過將微型發光二極體接合至驅動電路基板來製備。

本揭露之一實施例提供一種元件基板及其製造方法，其可以提高元件基板之接墊的良率。

本揭露之一實施例的元件基板包括基板、元件層、支撐結構及線路層。基板具有第一表面及相對於第一表面之第二表面。元件層設置於基板之第一表面上。元件層包含主動元件及接墊。接墊位於主動元件上且與主動元件電性連接。支撐結構設置於元件層上且環繞接墊。支撐結構之厚度大於接墊之厚度。支撐結構之彈性恢復力介於約80%至約95%之間。線路層設置於基板之第二表面上。

本揭露之一實施例的一種元件基板的製造方法包括以下步驟。提供母板，母板具有第一表面及相對於第一表面之第二表面。設置元件層於母板之第一表面上，元件層包括主動元件及接墊，接墊位於主動元件上且與主動元件電性連接。設置支撐結構於元件層上，支撐結構之厚度大於接墊之厚度。設置載板於支撐結構上。設置線路層於母板之第二表面上。

基於上述，在本揭露之一實施例的元件基板的製造方法中，透過設置支撐結構於元件層上並環繞接墊，且支撐結構之厚度大於接墊之厚度，並具有彈性恢復力介於約80%至約95%之間，藉此使得元件基板的製造方法可以提高接墊的良率。

10‧‧‧母板

10a‧‧‧第一表面

10b‧‧‧第二表面

12‧‧‧元件基板

14‧‧‧顯示面板

100‧‧‧單元區塊

104‧‧‧元件層

105‧‧‧半導體層

105a‧‧‧通道區

105b‧‧‧源極/汲極區

106‧‧‧導體連接層

108‧‧‧共用電極

110‧‧‧高準位電壓源

112a、112b‧‧‧金屬層

114‧‧‧第一透明導電層

116‧‧‧支撐結構

118‧‧‧載板

120‧‧‧框膠

122‧‧‧線路層

124‧‧‧第二透明導電層

126‧‧‧導電延伸部

128‧‧‧第一訊號線

130‧‧‧第二訊號線

132‧‧‧接合墊

134‧‧‧保護層

136‧‧‧微型發光二極體

138‧‧‧第一半導體層

140‧‧‧發光層

142‧‧‧第二半導體層

144、146‧‧‧電極

148‧‧‧側向導線

A-A’‧‧‧剖線

BL‧‧‧緩衝層

BP1‧‧‧第一絕緣層

BP2‧‧‧第二絕緣層

BP3‧‧‧第三絕緣層

Cst‧‧‧儲存電容

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

D、DE1、DE2‧‧‧汲極

DL‧‧‧資料線

DR‧‧‧驅動元件

G、GE1、GE2‧‧‧閘極

GI‧‧‧閘絕緣層

IL‧‧‧層間絕緣層

PDa、PDb‧‧‧接墊

PL‧‧‧平坦層

PU‧‧‧畫素單元

S、SE1、SE2‧‧‧源極

s1、s2、s2’、s3‧‧‧間距

SL‧‧‧掃描線

SW‧‧‧切換元件

T‧‧‧主動元件

t1、t2、t3、t3’‧‧‧厚度

閱讀以下詳細敘述並搭配對應之圖式，可了解本揭露之多個樣態。需留意的是，圖式中的多個特徵並未依照該業界領域之標準作法繪製實際比例。事實上，所述之特徵的尺寸可以任意的增加或減少以利於討論的清晰性。

第1圖、第3圖及第8圖繪示根據本揭露一實施例之元件基板的製造方法的上視示意圖；第2圖、第4圖、第5圖、第7圖及第9圖繪示根據本揭露一實施例之元件基板的製造方法的剖面示意圖；第6圖繪示根據本揭露一實施例之元件基板的製造方法的背面示意圖；第10圖繪示根據本揭露一實施例之顯示面板的剖面示意圖；以及第11圖繪示第10圖之畫素單元的等效電路圖。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本揭露之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭露之實施例後，當可由本揭露所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭露之精神與範圍。舉例而言，敘述「第一特徵形成於第二特徵上方或上」，於實施例中將包含第一特徵及第二特徵具有直接接觸；且也將包含第一特徵和第二特徵為非直接接觸，具有額外的特徵形成於第一特徵和第二特徵之間。此外，本揭露在多個範例中將重複使用元件標號以和/或文字。重複的目的在於簡化與釐清，而其本身並不會決定多個實施例以和/或所討論的配置之間的關係。

此外，方位相對詞彙，如「在...之下」、「下面」、「下」、「上方」或「上」或類似詞彙，在本文中為用來便於描述繪示於圖式中的一個元件或特徵至另外的元件或特徵之關係。方位相對詞彙除了用來描述裝置在圖式中的方位外，其包含裝置於使用或操作下之不同的方位。當裝置被另外設置(旋轉90度或者其他面向的方位)，本文所用的方位相對詞彙同樣可以相應地進行解釋。

第1圖、第3圖及第8圖繪示根據本揭露一實施例之元件基板12的製造方法的上視示意圖。第2圖、第4圖、第5圖、第7圖及第9圖繪示根據本揭露一實施例之元件基板12的製造方法的剖面示意圖。第6圖繪示根據本揭露一實施例之元件基板12的製造方法的背面示意圖。請參照第1圖，首先提供母板10，一般而言，在製作顯示面板時，母板10上會分為多個單元區塊100用於製作顯示面板，每一個單元區塊100於製作完成後即相當於元件基板12(見第9圖)，每一個元件基板12對應一個完整的顯示面板。以上為本領域通常知識者所熟知，因此不再贅述。第2圖為第1圖中沿剖線A-A’的剖面示意圖。請一併參照第1圖及第2圖，母板10之材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。

母板10具有相對的第一表面10a及第二表面10b，接著，在母板10之第一表面10a上設置元件層104。元件層104包括主動元件T。於此為了說明僅繪示二個主動元件T，實際上母板10包括多個主動元件T。在本實施例中，主動元件T可為薄膜電晶體，薄膜電晶體具有閘極G、半導體層105、位於半導體層105與閘極G之間的閘絕緣層GI以及分別與半導體層105之不同兩區域電性連接的源極S與汲極D，半導體層105具有通道區105a以及位於通道區105a兩側的兩源極/汲極區105b，且通道區105a位於閘極G與母板10之間。詳言之，如第2圖所示，在本實施例中，閘極G位於半導體層105的上方，而主動元件T可以是頂部閘極型薄膜電晶體(top gate TFT)，然而，本揭露不限於此，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(bottom gate TFT)或其他適當形式的薄膜電晶體。於本實施例中，元件層104包括設置於閘絕緣層GI與母板10之間的緩衝層BL。元件層104還包括設置於閘絕緣層GI上之層間絕緣層IL，在本實施例中，緩衝層BL、閘絕緣層GI及層間絕緣層IL分別可利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法沉積在母板10上。在本實施例中，元件層104還包括設置於主動元件T上之第一絕緣層BP1，以提供保護主動元件T之功能。於本實施例中，閘極G與源極S、汲極D位於不同膜層，舉例而言，閘極G為第一圖案化導電層，源極S與汲極D可為相同膜層，例如為第二圖案化導電層。

元件層104更包括設置於主動元件T上之導體連接層106、共用電極108、高準位電壓源110、平坦層PL、第二絕緣層BP2及接墊PDa、PDb。導體連接層106、共用電極108與高準位電壓源110設置於第一絕緣層BP1上，且導體連接層106設置於接墊PDa、PDb與主動元件T之間，以電性連接主動元件T與接墊PDa、PDb。平坦層PL位於第一絕緣層BP1上，以提供平坦化的功能。第二絕緣層BP2位於平坦層PL上。接墊PDa、PDb位於第二絕緣層BP2上，用於電性連接微型發光元件(圖未示)，其中接墊PDb透過開口電性連接導體連接層106，接墊PDa透過開口電性連接共用電極108。於本實施例中，接墊PDa包括金屬層112a與第一透明導電層114，第一透明導電層114位於金屬層112a上，接墊PDb包括金屬層112b與第一透明導電層114，第一透明導電層114位於金屬層112b 上，第一透明導電層114可保護金屬層112a、112b免於氧化，但並非用以限制本揭露。第一透明導電層114可為單層或多層結構，且其材料例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其他合適的材料。

在本實施例中，平坦層PL及第二絕緣層BP2的材質可包括無機材料、有機材料或其組合，其中無機材料例如是(但不限於)：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層；有機材料例如是(但不限於)：聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂或壓克力系樹脂等高分子材料。在本實施例中，平坦層PL及第二絕緣層BP2為單一膜層，但本發明並不限於此。在其他實施例中，平坦層PL及第二絕緣層BP2也可以由多個膜層堆疊而成。於本實施例中導體連接層106、共用電極108與高準位電壓源110可為同一膜層，例如為第三圖案化導電層，其中，第二圖案化導電層與第三圖案話導電層位於不同層。

接著，設置支撐結構116於元件層104上。舉例而言，支撐結構116位於第二絕緣層BP2上且環繞接墊PDa、PDb。支撐結構116之厚度t1大於接墊PDa、PDb之厚度t2。舉例而言，支撐結構116之厚度t1介於約0.4微米至約2.9微米之間，接墊PDa、PDb之厚度t2介於約0.25微米至約0.35微米之間。並且，支撐結構116之彈性恢復力(recovery ratio,RR)介於約80%至約95%之間，如此一來，可以在後續製程提供保護接墊PDa、PDb的功能，這將在後續進一步敘述。彈性恢復力之定義為對具有1微米之膜厚的材料施加40mN的力，在移除此力之後膜厚若恢復到0.8微米，則此材料之彈性恢復力為80%。

於本實施例中，支撐結構116為不透光且包括光阻材料或透明樹脂材料。詳細而言，支撐結構116為添加紅色顏料(pigment)、綠色顏料及藍色顏料之混合物的光阻材料或透明樹脂材料。如此一來，在設置發光元件(圖未示)於接墊PDa、PDb上後，可以阻擋底下的元件反光，而維持良好顯示品質，詳細而言，可以阻擋具有金屬材質的元件反光。舉例而言，可以阻擋第一圖案化導電層(例如主動元件T之閘極G)、第二圖案化導電層(例如主動元件T之源極S與汲極D)與第三圖案化導電層(例如共用電極108、導體連接層106及高準位電壓源110)反光。

接著，請參照第3圖及第4圖，其中第4圖為第3圖沿剖線A-A’之剖面示意圖，設置載板118於母板10之對向，且在載板118與母板10之間設置框膠120，框膠120之材質可包括光硬化樹脂或熱硬化樹脂。透過框膠120使載板118黏著母板10，其中框膠120之厚度t3大於支撐結構116之厚度t1，舉例而言，框膠120之厚度t3介於約5微米至約8微米之間，框膠120與元件層104之間具有間距s1。於本實施例中，框膠120之分布對母板10之中心線為軸線呈線對稱，如此一來，可以在後續切割製程中，平衡母板10與載板118之間的壓力。接墊PDa、PDb與載板118之間具有間距s2，支撐結構116與載板118之間具有間距s3，間距s2實質上大於間距s3。於其他實施例中，支撐結構116可接觸載板118。

接著，請參照第5圖及第6圖，將第3圖及第4圖的結構翻轉，並設置線路層122與第三絕緣層BP3於母板10之第二表面10b上，露出欲串接驅動晶片的位置，例如暴露出欲串接閘極驅動晶片(scan(line)driver IC)及源極驅動晶片(data(line)driver IC)之區域M1、M2。其中第6圖為母板10之背面示意圖。舉例而言，在第二表面10b上形成導電材料(圖未示)，並圖案化導電材料，以形成線路層122。圖案化的方法例如是進行微影蝕刻製程。線路層122可以是單層結構或多層堆疊結構，其材質例如是鈦、鉬、鉻、銥、鋁、銅、銀、金或上述之任意組合或合金。於本實施例中，線路層122可包括導電延伸部126、第一訊號線128、第二訊號線130、對應於驅動晶片之接合墊132與第二透明導電層124。第一訊號線128可稱為掃描線或閘極線，第二訊號線130可稱為資料線或源極線。第二透明導電層124可以保護線路層122免於氧化。第二透明導電層124之材質類似於第一透明導電層114之材質，於此不再贅述。本實施例之線路層122是設置在母板10之第二表面10b，因此，設置在母板10的其他電路(未繪示)在母板10上的正投影面積便可縮小，有助於採用元件基板12之顯示面板實現窄邊框。

值得注意的是，在設置線路層122於母板10之第二表面10b上之製程時，由於重力或製程因素，使得母板10與載板118之間的框膠120變形(例如框膠120被壓縮)，此時框膠120具有厚度t3’，厚度t3’小於厚度t3，導致載板118與母板10之間的距離縮短，於本實施例中，支撐結構116因此接觸載板118，但本揭露不以此為限。此時接墊PDa、PDb與載板118之間具有間距s2’，間距s2’小於間距s2。由於支撐結構116之厚度t1大於接墊PDa、PDb之厚度t2，即使由於重力或製程因素使接墊PDa、PDb與載板118之間的距離縮短，接墊PDa、PDb仍可保持與載板118之間具有間距s2’，換言之，接墊PDa、PDb仍可免於接觸載板118，而免於被載板118刮傷，也就是說，透過支撐結構116支撐於載板118與元件層104之間，可以達到保護接墊PDa、PDb的功能。因此，可提升元件基板12(見第9圖)的良率。並且，支撐結構116具有良好的彈性恢復力(例如介於約80%至約95%之間)，因此可以在設置線路層122之製程時，提供緩衝及支撐的作用。

接著，請參照第7圖，貼附保護層134於線路層122上，保護層134可提供後續切割製程(見第8圖)時，避免線路層122受到刮傷的功能。保護層134之材質例如為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、可剝膠(strip mask)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚甲基丙烯酸甲脂(Polymethyl mcthacrylate,PMMA)、其他高分子材料或上述材料的組合，但本揭露不以此為限。

接著，請參照第8圖，沿切割線CL切割母板10，以得到單元區塊100。換言之，切割線CL實質上切齊單元區塊100之邊界，但本揭露不以此為限。為了方便說明，第7圖中繪示了第一方向D1與第二方向D2，且第一方向D1與第二方向D2相異且相交，例如第一方向D1與第二方向D2分別為第7圖的縱向方向與橫向方向，且其彼此呈正交關係。於本實施例中，切割線CL可沿第一方向D1及第二方向D2。

接著，參照第9圖，切割完母板10後，接著移除載板118，以暴露在第一表面10a之元件層104之接墊PDa、PDb，並移除保護層134，以暴露在第二表面10b之線路層122。至此，大致上完成元件基板12之製作。此時切割完的母板10相當於基板10，母板10之第一表面10a相當於基板10之第一表面10a，母板10之第二表面10b相當於基板10之第二表面10b。

第10圖繪示根據本揭露一實施例之顯示面板14的剖面示意圖。第11圖繪示第10圖之畫素單元PU的等效電路圖。請一併參照第10圖及第11圖。顯示面板14包括上述之元件基板12及多個微型發光二極體136。微型發光二極體136設置於元件層104之接墊PDa、PDb上。微型發光二極體136例如是先於生長基板上形成，接著在利用巨量轉移(Mass transfer)技術轉置於元件基板12上。微型發光二極體136包括第一半導體層138、發光層140以及與第一半導體層138極性相反之第二半導體層142，且具有位於同側之兩個電極144、146，電極144與第一半導體層138接觸且電極146與第二半導體層142接觸，但不限於此。微型發光二極體136的電極144、146分別對應接合於接墊PDa、PDb，使微型發光二極體136與元件基板12電性連接。

在本實施例中，第一半導體層138舉例為N型摻雜的半導體層，第二半導體層142舉例為P型摻雜的半導體層，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一半導體層138為P型摻雜的半導體層，第二半導體層142為N型摻雜的半導體層。在一些實施例中，第一半導體層138與第二半導體層142 的材料例如包括氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、砷化鎵(GaAs)或其他IIIA族和VA族元素組成的材料或其他合適的材料，但本發明不以此為限。發光層140例如具有量子井(Quantum Well,QW)，例如：單量子井(SQW)、多量子井(MQW)或其它的量子井，P型摻雜的半導體層提供的電洞與N型摻雜的半導體層提供的電子可以在發光層140結合，並以光的模式釋放出能量。在一些實施例中，發光層140的材料例如包括氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)、砷化銦鋁鎵(InAlGaAs)或其他IIIA族和VA族元素組成的材料或其他合適的材料。於部份實施例中，發光層140可為第一半導體層138與第二半導體層142的界面或是其它合適的層別。

畫素單元PU還包括設置於基板10之切換元件SW、驅動元件DR、掃描線SL及資料線DL。畫素單元PU以2T1C之架構為範例，例如包括兩個薄膜電晶體(包括切換元件SWT1及驅動元件DR)以及一儲存電容Cst，但本揭露不以此為限。於其他實施例中，亦可以視電路設計或是製程而調整薄膜電晶體和儲存電容Cst的數量和結構，例如是但不限於3T1C架構、3T2C架構、4T1C架構、4T2C架構、5T1C架構、5T2C架構、6T1C架構、6T2C架構或其它適合的驅動架構。為了詳細地說明本發明的顯示面板14的設計，以下是以一條資料線DL及一條掃描線SL為例來作說明，但任何所屬技術領域中具有通常知識者應可以瞭解，顯示裝置一般包括多條資料線DL及多條掃描線SL。因此，任何所屬技術領域中具有通常知識者可以根據以下針對具有一條資料線DL及一條掃描線SL之局部顯示面板14的說明，而瞭解顯示面板14的整體結構或佈局。掃描線SL及資料線DL可為單層或多層結構，且基於導電性的考量，一般是使用金屬。然而，本發明並不限於此，根據其他實施方式，掃描線SL及資料線DL也可以使用例如合金、前述材料之氮化物、前述材料之氧化物、前述材料之氮氧化物、透明導電材料、其他非金屬但具導電特性的材料、或是其它合適的材料。另外，在本實施方式中，掃描線SL與資料線DL可位於不相同的膜層，且掃描線SL與資料線DL之間夾有絕緣層(未繪示)。所述絕緣層(未繪示)可為單層或多層結構，且其材質可為無機材料、有機材料、或其它合適的材料，其中無機材料例如是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或其它合適的材料；有機材料例如是聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂、壓克力系樹脂、或其它合適的材料。

切換元件SW與驅動元件DR可以是所屬領域中具有通常知識者所周知的任一種薄膜電晶體，驅動元件DR相當於上述之主動元件T，切換元件SW之結構類似於主動元件T之結構，於此不再贅述。另外，儲存電容Cst與切換元件SW、驅動元件DR及微型發光二極體136電性連接。切換元件SW包括源極SE1、閘極GE1與汲極DE1，驅動元件DR包括源極SE2、閘極GE2與汲極DE2。舉例而言，切換元件SW的閘極GE1與掃描線SL電性連接，源極SE1與資料線DL電性連接，且切換元件SW的汲極DE1與驅動元件DR的閘極GE2以及儲存電容Cst一端電性連接，而儲存電容Cst一端電性連接於切換元件SW的汲極DE1與驅動元件DR的閘極GE2之間。儲存電容Cst另一端電性連接於高準位電壓源110與驅動元件DR的源極SE2。驅動元件DR的汲極DE2透過接墊PDb與微型發光二極體136電性連接，微型發光二極體136可經由接墊PDa電性連接於共用電極108，共用電極108可連接至共通電壓、接地電壓、或其它合適的電壓。此外，高準位電壓源110耦接一電壓源(未繪示)，並可提供電壓OVDD給為型發光二極體之電極144(例如陽極)，而發光二極體之另一電極146(例如陰極)可接收電壓OVSS，其中電壓OVSS可為共同電壓、接地電壓、或其它合適的電壓。各畫素單元PU的微型發光二極體136可以接收實質上相同的電壓OVSS，但不以此為限。

畫素單元PU還包括側向導線148及驅動晶片(未繪示)。側向導線148位於元件基板12之側面，以連接設置於基板10的第一表面10a之線路(例如掃描線SL及資料線DL)與設置於基板10的第二表面10b之線路(例如線路層122)及驅動晶片(未繪示)。側向導線148的材料可以包括銅、錫、金或其他導電材料或導電膠材或上述材料的組合。由於顯示面板14包括具有高良率之接墊PDa、PDb的元件基板12，所以可以確保微型發光二極體136與元件層104良好的電性連接，而使顯示面板14具有良好之顯示品質。

綜上所述，本揭露之一實施例的元件基板12的製造方法包括設置元件層104於母板10之第一表面10a上，接著設置支撐結構116及載板118於元件層104上，並翻轉母板10並設置線路層122於母板10之第二表面10b上。元件層104具有接墊PDa、PDb，支撐結構116環繞接墊PDa、PDb，透過設計支撐結構116之厚度t1大於接墊PDa、PDb之厚度t2，且支撐結構116之彈性恢復力介於約80%至約95%之間，如此一來，可以在設置線路層122時，使得接墊PDa、PDb仍可保持與載板118之間具有間距s2’，換言之，接墊PDa、PDb仍可免於接觸載板118，而免於被載板118刮傷，也就是說，透過支撐結構116支撐於載板118與元件層104之間，可以達到保護接墊PDa、PDb的功能，提升了元件基板12之良率。

以上概述數個實施方式或實施例的特徵，使所屬領域中具有通常知識者可以從各個方面更加瞭解本揭露。本技術領域中具有通常知識者應可理解，且可輕易地以本揭露為基礎來設計或修飾其他製程及結構，並以此達到相同的目的及/或達到在此介紹的實施方式或實施例相同之優點。本技術領域中具有通常知識者也應了解這些相等的結構並未背離本揭露的揭露精神與範圍。在不背離本揭露的精神與範圍之前提下，可對本揭露進行各種改變、置換或修改。