TWI724911B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種發光裝置，包括主動元件基板、第一接墊、第二接墊、銲料、異方性導電膠層以及發光二極體。第一接墊與第二接墊位於主動元件基板上。銲料覆蓋第一接墊。異方性導電膠層覆蓋第二接墊。發光二極體設置於異方性導電膠層以及銲料上。發光二極體分別透過異方性導電膠層以及銲料而電性連接至第二接墊以及第一接墊。
Description
本發明是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種具有發光二極體的發光裝置及其製造方法。
發光二極體顯示器具有高亮度、低能耗、高解析度與高色彩飽和度等優點。因此，許多廠商致力於發展發光二極體顯示器的相關技術。目前，發光二極體顯示器的發展還有許多技術瓶頸待克服，其中又以「巨量轉移」（Mass Transfer）技術最為關鍵。巨量轉移技術是將微型發光二極體自生長基板上轉移至主動元件基板上的技術。由於要同時轉移大量的微型發光二極體，微型發光二極體對位的準確性格外的重要。在現有技術中，微型發光二極體時常在轉置的過程中偏移，導致畫素陣列基板上的微型發光二極體不能正常運作。
本發明提供一種發光裝置，可以改善發光二極體容易在轉移過程中出現斷路或短路的問題。
本發明提供一種發光裝置的製造方法，可以改善發光二極體容易在轉移過程中出現斷路或短路的問題。
本發明的至少一實施例提供一種發光裝置。發光裝置包括主動元件基板、第一接墊、第二接墊、銲料、異方性導電膠層以及發光二極體。第一接墊與第二接墊位於主動元件基板上。銲料覆蓋第一接墊。異方性導電膠層覆蓋第二接墊。發光二極體設置於異方性導電膠層以及銲料上，並分別透過異方性導電膠層以及銲料而電性連接至第二接墊以及第一接墊。
本發明的至少一實施例提供一種發光裝置的製造方法，包括：形成異方性導電材料於主動元件基板上的第一接墊與第二接墊上；圖案化異方性導電材料以形成露出第一接墊的異方性導電膠層；形成第一銲料以覆蓋第一接墊；放置第一發光二極體於異方性導電膠層上；對第一發光二極體執行第一熱壓製程以使第一發光二極體電性連接至第一接墊以及第二接墊。
圖1A至圖1E是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的製造方法的剖面示意圖。
請參考圖1A，第一接墊112與第二接墊114位於主動元件基板100上。在一些實施例中，第一接墊112與第二接墊114中的一者電性連接至主動元件（未繪出），且另一者電性連接至共用電極（未繪出）。
形成異方性導電材料120於主動元件基板100上的第一接墊112與第二接墊114上。在一些實施例中，形成異方性導電材料120的方法為膠膜貼合、塗佈或其他適合的方法。異方性導電材料120包括膠材122以及分布於膠材122中的多個導電粒子124。膠材122例如為絕緣材料。
請參考圖1B，圖案化異方性導電材料120以形成露出第一接墊112的異方性導電膠層120’。異方性導電膠層120’具有開口O1，第一接墊112位於開口O1的底部。在一些實施例中，圖案化異方性導電材料120的方法為雷射剝離、黃光製程、刮除或其他適合的方法。在一些實施例中，開口O1的高度H1為0.5微米至10微米，寬度W1為1微米至100微米。
請參考圖1C，形成第一銲料130於第一接墊112上。第一銲料130覆蓋第一接墊112。在一些實施例中，形成第一銲料130的方法為微影蝕刻、噴墨印刷、網版印刷或其他適合的方法。在一些實施例中，第一銲料130的材料為金、銀、銦、錫或其他金屬或上述金屬的合金。
在本實施例中，第一銲料130的高度H2大於開口O1的高度H1，因此能使發光二極體更容易與第一銲料130接觸，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一銲料130的高度H2小於開口O1的高度H1。
請參考圖1D，放置第一發光二極體140於異方性導電膠層120’上。放置第一發光二極體140的方式例如為巨量轉移製程。在一些實施例中，以轉置裝置T將第一發光二極體140自其他基板轉置於異方性導電膠層120’上。在一些實施例中，由於異方性導電膠層120’不需要加溫就可以黏住第一發光二極體140，因此，第一發光二極體140能夠在常溫低壓或常溫常壓的環境下進行轉置製程，使轉置裝置T不會因為高溫而變形，藉此提升轉置製程的對位精準度。
在本實施例中，第一發光二極體140為水平式發光二極體，且包括第一半導體層142、發光層143、第二半導體層144、第一電極146以及第二電極148。第二半導體層144重疊於第一半導體層142。發光層143位於第一半導體層142與第二半導體層144之間。第一半導體層142的面積大於第二半導體層144的面積。第一電極146位於第一半導體層142上。第二電極148位於第二半導體層144上。在轉置製程中，第一半導體層142位於第一發光二極體140朝向轉置裝置T的一側，第一電極146與第二電極148皆位於發光二極體140朝向主動元件基板100的一側。在轉置製程後，第二電極148接觸異方性導電膠層120’。異方性導電膠層120’與第一銲料130中的一者在垂直主動元件基板100的方向D1上重疊於發光層143，且另一者不重疊於發光層143。在本實施例中，異方性導電膠層120’在方向D1上重疊於發光層143，且第一銲料130在方向D1上不重疊於發光層143。在本實施例中，在轉置製程後，第二電極148接觸異方性導電膠層120’，而第一電極146分離於第一銲料130，但本發明不以此為限。在其他實施例中，在轉置製程後，第一電極146接觸第一銲料130。
在一些實施例中，第一半導體層142為N型半導體，且第二半導體層144為P型半導體。在本實施例中，發光層143的面積受限於第二半導體層144的尺寸，第二半導體層144的尺寸越大能使第一發光二極體140具有越大的發光面積。縮小第一電極146的尺寸以使發光層143的尺寸得以放大。第二電極148位於發光層143下方，不會阻擋第一發光二極體140發光。因此，第二電極148的面積大於第一電極146的面積有助於提高第一發光二極體140的發光效率。在本實施例中，第二電極148的面積大於第一電極146的面積。製程的解析度較低的異方性導電膠層120’重疊於面積較大的第二電極148，而製程的解析度較高的金屬共熔接合重疊於面積較小的第一電極146，藉此能避免第一發光二極體140接合失敗而導致的斷路問題。
請參考圖1E，對第一發光二極體140執行熱壓製程以使第一發光二極體140電性連接至第一接墊146以及第二接墊148。在熱壓製程後，異方性導電膠層120’中的導電粒子124電性連接第二電極148至第二接墊114。在熱壓製程後，第一電極146與第一銲料130共熔接合。共熔接合後之第一銲料130具有高度H2’。 在本實施例中，高度H2’小於高度H2。在本實施例中，異方性導電膠層120’在垂直方向上導電，且在水平方向上不導電，因此，即使第一銲料130在熱壓時發生溢流而接觸開口O1的側壁SW2，當第二接墊148的邊緣與開口O1的側壁SW2之間的距離GP大於導電粒子124的直徑，即使在第二接墊148的邊緣與開口O1的側壁SW2之間有導電粒子124，也不會使第一接墊112透過異方性導電膠層120’而與第二接墊114短路。在一些實施例中，異方性導電膠層120’的開口O1靠近第二接墊114的側壁SW1與第二接墊114靠近第一接墊112的側壁SW2之間的間距GP大於124導電粒子的直徑，可以更佳的避免第一接墊112與第二接墊114短路。在一些實施例中，間距GP為3微米至10微米，導電粒子的直徑為2微米至5微米。
在一些實施例中，在熱壓製程後，第一發光二極體140陷入異方性導電膠層120’的厚度ST大於0微米且小於3微米。在一些實施例中，熱壓製程的溫度為攝氏120度至攝氏300度。
基於上述，第一發光二極體140分別透過異方性導電膠層120’以及第一銲料130而電性連接至第二接墊114以及第一接墊112，藉此能提升轉置製程的可靠度。
圖2是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖2的實施例沿用圖1E的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參考圖2，發光裝置更包括阻障層150。阻障層150設置於異方性導電膠層120’與第一銲料130之間。在一些實施例中，阻障層150環繞開口O1。
在一些實施例中，形成阻障層150的方法例如為對異方性導電材料120（繪於圖1A）執行雷射製程，使部分異方性導電材料120變質以形成黏度及/或硬度較高的阻障層150。在一些實施例中，阻障層150包括碳化的膠材122。在一些實施例中，阻障層150以及開口O1於同一道雷射製程中形成。
阻障層150能夠抑制異方性導電膠層120’中之導電粒子124流動，進而防止第一接墊112與第二接墊114短路。
圖3是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖3的實施例沿用圖1E的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參考圖3，發光裝置更包括凸塊160。凸塊160位於主動元件基板100上，且位於異方性導電膠層120’的開口O1中。第一接墊112位於凸塊160上。
凸塊160可以減少第一銲料130所需的厚度，降低第一銲料130在熱壓製程中出現的溢流問題。
在一些實施例中，凸塊160的材料包括絕緣層料。藉由凸塊160的設置可以降低異方性導電膠層120’中之導電粒子124與第一接墊112接觸的機率。
在一些實施例中，凸塊160可以包括薄膜電晶體、電容或其他元件。
圖4是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖4的實施例沿用圖1E的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參考圖4，發光裝置更包括凸起結構170。凸起結構170位於主動元件基板100上。異方性導電膠層120’覆蓋凸起結構170。第二接墊114位於凸起結構170與第一接墊112之間。凸起結構170可以抑制第二接墊114上之導電粒子124的流動，進而防止導電粒子124離開第二接墊114的範圍導致斷路問題的發生。
在本實施例中，凸起結構170為主動元件，且第二接墊114電性連接至主動元件。在本實施例中，訊號線172電性連接至凸起結構170。
圖5是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖5的實施例沿用圖4的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參考圖5，在本實施例中，凸起結構170為遮光元件。舉例來說，凸起結構170為黑色矩陣（Black matrix）。第二接墊114延伸至凸起結構170下方。凸起結構170可以抑制第二接墊114上之導電粒子124的流動，進而防止導電粒子124離開第二接墊114的範圍導致斷路問題的發生。
圖6A至圖6E是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的製造方法的上視示意圖。在此必須說明的是，圖6A至圖6E的實施例沿用圖1A至圖1E的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參考圖6A，形成異方性導電材料120於主動元件基板100上的第三接墊112a與第四接墊114a上。異方性導電材料120包括膠材122以及分布於膠材122中的多個導電粒子124。在一些實施例中，第三接墊112a與第四接墊114a中的一者電性連接至主動元件（未繪出），第三接墊112a與第四接墊114a中的另一者電性連接至共用電極（未繪出）。
請參考圖6B，圖案化異方性導電材料120以形成露出第三接墊112a（對應於圖1B的第一接墊112）的異方性導電膠層120’。異方性導電膠層120’具有開口O2，第三接墊112a位於開口O2的底部。
形成第二銲料130a於第三接墊112a上。第二銲料130a覆蓋第三接墊112a。在一些實施例中，形成第二銲料130a的方法為微影蝕刻、噴墨印刷、網版印刷或其他適合的方法。在一些實施例中，第二銲料130a（對應於圖1C的第一焊料130）的材料為金、銀、銦、錫或其他金屬或上述金屬的合金。
請參考圖6C，放置第二發光二極體140a（對應於圖1D的第一發光二極體140）於異方性導電膠層120’上。在一些實施例中，以轉置裝置將第二發光二極體140a與第一發光二極體自其他基板轉置於異方性導電膠層120’上。在本實施例中，第二發光二極體140a重疊於第三接墊112a以及第四接墊114a的第一延伸部114a-1。
在本實施例中，第二發光二極體140a的結構類似於第一發光二極體（請參考圖1D）。第二發光二極體140a為水平式發光二極體，且包括第一半導體層142a、發光層（未繪出）、第二半導體層144a、第一電極146a以及第二電極148a。第二半導體層144a重疊於第一半導體層142a。發光層位於第一半導體層142a與第二半導體層144a之間。第一半導體層142a的面積大於第二半導體層144a的面積。第一電極146a位於第一半導體層142a上。第二電極148a位於第二半導體層144a上。
在本實施例中，第二發光二極體140a未能正確的電性連接至第三接墊112a與第四接墊114a。舉例來說，第二發光二極體140a可能在轉置過程中沒有對準正確的位置，或是第二發光二極體140a在熱壓製程後沒有與第二銲料130a正確的共熔接合。
請參考圖6D，移除第二發光二極體140a。在本實施例中，位於第二發光二極體140a下方的部分異方性導電膠層120’也被移除，以形成具有開口O3的異方性導電膠層120’’。開口O3位置重疊於第二發光二極體140a設置的位置。在本實施例中，開口O3暴露出第三接墊112a與第四接墊114a的第一延伸部114a-1。移除部分異方性導電膠層120’以及第二發光二極體140a的方法例如包括雷射製程。
選擇性地移除第二銲料130a，並於第三接墊112a上形成第三銲料130b。第三銲料130b覆蓋第三接墊112a。移除第二銲料130a的方法例如包括雷射製程。
請參考圖6E，放置第三發光二極體140b於主動元件基板上。在本實施例中，放置第三發光二極體140b於異方性導電膠層120’’上。在本實施例中，第三發光二極體140b重疊於第三接墊112a以及第四接墊114a的第二延伸部114a-2。
第三發光二極體140b的結構類似於第一發光二極體（請參考圖1D）。第三發光二極體140b為水平式發光二極體，且包括第一半導體層142b、發光層（未繪出）、第二半導體層144b、第一電極146b以及第二電極148b。第二半導體層144b重疊於第一半導體層142b。發光層位於第一半導體層142b與第二半導體層144b之間。第一半導體層142b的面積大於第二半導體層144b的面積。第一電極146b位於第一半導體層142b上。第二電極148b位於第二半導體層144b上。
對第三發光二極體140b執行熱壓製程以使第三發光二極體140b電性連接至第三接墊112a以及第四接墊114a。舉例來說，第三發光二極體140b的第一電極146b透過第三銲料130b而電性連接至第三接墊112a，且第三發光二極體140b的第二電極148b透過異方性導電膠層120’’而電性連接至第四接墊114a。
基於上述，可以藉由第三發光二極體修復第二發光二極體的短路問題或斷路問題。
圖7是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的上視示意圖。在此必須說明的是，圖7的實施例沿用圖6A至圖6E的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參考圖7，在本實施例中，第四發光二極體140c以及第三發光二極體140e的結構類似於第一發光二極體140d。第四發光二極體140c為水平式發光二極體，且包括第一半導體層142c、發光層（未繪出）、第二半導體層144c、第一電極146c以及第二電極148c。第二半導體層144c重疊於第一半導體層142c。發光層位於第一半導體層142c與第二半導體層144c之間。第一半導體層142c的面積大於第二半導體層144c的面積。第一電極146c位於第一半導體層142c上。第二電極148c位於第二半導體層144c上。
第四發光二極體140c以及第一發光二極體140d在第一次熱壓製程後（如圖1E）正確地電性連接至接墊。第二接墊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，第四接墊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，第六接墊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。
第一發光二極體140d的第一電極146電性連接至第一接墊112，且第一發光二極體140d的第二電極148電性連接至第二接墊114的第一延伸部114-1。在本實施例中，第四發光二極體140c的第一電極146c電性連接至第五接墊112b，且第四發光二極體140c的第二電極148c電性連接至第六接墊114b的第一延伸部114b-1。
第三發光二極體140e是用於修復的發光二極體。舉例來說，移除未正確連接至接墊的之第二發光二極體，接著再將第三發光二極體140e設置於異方性導電膠層120’’上。第三發光二極體140e在第二次熱壓製程後電性連接至第三接墊112a以及第四接墊114a。在本實施例中，第三發光二極體140e的第一電極146b電性連接至第三接墊112a，且第三發光二極體140e的第二電極148b電性連接至第四接墊114a的第二延伸部114a-2。在本實施例中，第三發光二極體140e的擺設方向不同於第四發光二極體140c的擺設方向以及第一發光二極體140d的擺設方向。
在本實施例中，第二接墊114、第四接墊114a以及第六接墊114b例如為共用電極，且第二接墊114、第四接墊114a以及第六接墊114b電性相連。舉例來說，第四接墊114a的第一延伸部114a-1、第二接墊114的第一延伸部114-1以及第六接墊114b的第一延伸部114b-1依序相連。第一接墊112、第三接墊112b以及第五接墊112b分別電性連接至不同的主動元件（未繪出）。
綜上所述，第一發光二極體分別透過異方性導電膠層以及銲料而電性連接至第二接墊以及第一接墊，藉此避免第一發光二極體在轉置過程後出現短路或斷路的問題。
100:主動元件基板
112:第一接墊
112a:第三接墊
112b:第五接墊
114:第二接墊
114a:第四接墊
114b:第六接墊
114-1、114a-1、114b-1:第一延伸部
114-2、114a-2、114b-2:第二延伸部
120:異方性導電材料
120’、120’’:異方性導電膠層
122:膠材
124:導電粒子
130:第一銲料
130a:第二銲料
130b:第三銲料
140、140d:第一發光二極體
140a:第二發光二極體
140b、140e:第三發光二極體
140c:第四發光二極體
142、142a、142b、142c:第一半導體層
143:發光層
144、144a、144b、144c:第二半導體層
146、146a、146b、146c:第一電極
148、148a、148b、148c:第二電極
150:阻障層
160:凸塊
170:凸起結構
172:訊號線
D1:方向
GP:間距
H1、H2、H2’:高度
O1、O2、O3:開口
ST:厚度
SW1、SW2:側壁
T:轉置裝置
W1:寬度
圖1A至圖1E是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的製造方法的剖面示意圖。
圖2是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的剖面示意圖。
圖3是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的剖面示意圖。
圖4是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的剖面示意圖。
圖5是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的剖面示意圖。
圖6A至圖6E是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的製造方法的上視示意圖。
圖7是依照本發明的一實施例的一種發光裝置的上視示意圖。
100:主動元件基板
112:第一接墊
114:第二接墊
120’:異方性導電膠層
122:膠材
124:導電粒子
130:第一銲料
140:第一發光二極體
142:第一半導體層
143:發光層
144:第二半導體層
146:第一電極
148:第二電極
GP:間距
H2’:高度
O1:開口
ST:厚度
SW1、SW2:側壁
Claims (12)
- 一種發光裝置，包括：一主動元件基板；一第一接墊與一第二接墊，位於該主動元件基板上；一銲料，覆蓋該第一接墊；一異方性導電膠層，覆蓋該第二接墊；以及一發光二極體，設置於該異方性導電膠層以及該銲料上，並分別透過該異方性導電膠層以及該銲料而電性連接至該第二接墊以及該第一接墊，其中該異方性導電膠層具有一開口，且該銲料設置於該開口中。
- 如請求項1所述的發光裝置，其中該發光二極體包括：一第一半導體層；一第二半導體層，重疊於該第一半導體層，其中該第一半導體層的面積大於該第二半導體層的面積；一第一電極，位於該第一半導體層上，且接觸該銲料；以及一第二電極，位於該第二半導體層上，且接觸該異方性導電膠層，其中該第一電極與該第二電極皆位於該發光二極體朝向該主動元件基板的一側。
- 如請求項2所述的發光裝置，其中該第一半導體層為N型半導體，且該第二半導體層為P型半導體。
- 如請求項2所述的發光裝置，其中該第二電極的面積大於該第一電極的面積。
- 如請求項1所述的發光裝置，其中該異方性導電膠層包括膠材以及分布於該膠材中的多個導電粒子，其中該第二接墊的邊緣與該開口的側壁之間的間距大於該些導電粒子的直徑。
- 如請求項1所述的發光裝置，更包括：一阻障層，設置於該異方性導電膠層與該銲料之間。
- 如請求項1所述的發光裝置，其中該主動元件基板更包括：一凸起結構，位於該主動元件基板上，其中該異方性導電膠層覆蓋該凸起結構，且該二接墊位於該第一接墊與該凸起結構之間。
- 如請求項7所述的發光裝置，其中該凸起結構包括主動元件或遮光元件。
- 如請求項1所述的發光裝置，更包括：一凸塊，位於該主動元件基板上，其中該第一接墊位於該凸塊上。
- 一種發光裝置的製造方法，包括：形成一異方性導電材料於一主動元件基板上的一第一接墊與一第二接墊上；圖案化該異方性導電材料以形成露出該第一接墊的一異方性導電膠層； 形成一第一銲料於該第一接墊上；放置一第一發光二極體於該異方性導電膠層上；以及對該第一發光二極體執行一第一熱壓製程以使該第一發光二極體電性連接至該第一接墊以及該第二接墊。
- 如請求項10所述的發光裝置的製造方法，更包括：形成該異方性導電材料於該主動元件基板上的一第三接墊與一第四接墊上；圖案化該異方性導電材料以形成露出該第一接墊以及該第三接墊的該異方性導電膠層；形成一第二銲料於該第三接墊上；放置一第二發光二極體於該異方性導電膠層上；移除該第二發光二極體；放置一第三發光二極體於該主動元件基板上；以及對該第三發光二極體執行一第二熱壓製程以使該第三發光二極體電性連接至該第三接墊以及該第四接墊。
- 如請求項11所述的發光裝置的製造方法，更包括：移除該第二發光二極體以及位於該第二發光二極體下方的部分該異方性導電膠層；移除該第二銲料；以及形成一第三銲料於該第三接墊上。
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