TWI797305B - 具有平面狀接合表面之發光二極體背板及其製造方法 - Google Patents

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法瑞巴 丹尼斯
堤摩西 蓋勒爾
阿努沙 波克利亞
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Abstract

一背板可具有一非平面狀頂面。包括位於一同一水平面內之平面狀頂面區域之絕緣材料部分形成於該背板上方。金屬板群集之一二維陣列形成於該等絕緣材料部分上方。該等金屬板群集中之每一者包括複數個金屬板。各金屬板包括上覆於一平面狀頂面區域之一水平金屬板部分及連接至該背板中之一各別金屬互連結構的一連接金屬部分。發光裝置群集之一二維陣列經由各別接合結構接合至該背板。各發光裝置群集包括上覆於一各別金屬板群集之複數個發光裝置。

Description

具有平面狀接合表面之發光二極體背板及其製造方法
本發明之實施例大體上係關於一種製造半導體發光裝置之方法，且具體言之係關於用於使用平面狀接合表面來製造包括背板及與其接合之發光裝置的發光裝置之方法。
諸如發光裝置之發光裝置用於電子顯示器中，諸如液晶顯示器之發光裝置用於膝上型電腦或LED電視中。發光裝置包括發光二極體(LED)及經組態以發射光之各種其他類型之電子裝置。
根據本發明之一態樣，提供一種發光裝置總成，其包含：背板，其包含含有金屬互連結構之基板；絕緣材料部分，其具有比在該背板上方之該基板低的彈性模數，其中該等絕緣材料部分含有各別平面狀頂面區域，使得該等絕緣材料部分之該等平面狀頂面區域位於同一水平面內；金屬板群集之二維陣列，其中該等金屬板群集中之每一者包含複數個金屬板，各金屬板包括上覆於各別絕緣材料部分之平面狀頂面區域的水平金屬板部分及在該水平金屬板部分與該等金屬互連結構中之一各別者之間延伸的連接金屬部分；及發光裝置之二維陣列，其經由各別接合結構接合至該背板，其中各發光裝置群集包含上覆於各別金屬板群集之複數個發光裝置。
根據本發明之另一態樣，提供一種形成發光裝置總成之方法，其包含：提供背板，該背板包含含有金屬互連結構之基板；在該背板上方形成包括各別平面狀頂部表面區域之絕緣材料部分，其中該等絕緣材料部分之該等平面狀頂部表面區域在同一水平面內；在該等絕緣材料部分上方形成金屬板群集之二維陣列，其中該等金屬板群集中之各者包含複數個金屬板，各金屬板包括上覆於各別絕緣材料部分之平面狀頂部表面區域的水平金屬板部分及在該水平金屬板部分與該等金屬互連結構中之一各別者之間延伸的連接金屬部分；及經由各別接合結構將發光裝置群集之二維陣列接合至該背板，其中各發光裝置群集包含上覆於各別金屬板群集之複數個發光裝置。
如上文所陳述，本發明係關於用於製造發光裝置之方法，該發光裝置包括背板及採用共平面接合表面與其接合之發光裝置，及由該等方法形成之發光裝置，下文描述該等發光裝置之各種態樣。貫穿圖式，相同元件由同一參考標號描述。圖式未按比例繪製。除非明確地描述或以其他方式清楚地指示不存在元件之重複，否則可重複元件之多個例項，其中說明元件之單個例項。僅採用諸如「第一」、「第二」、及「第三」之序數來鑑別類似元件，且可貫穿本發明之說明書及申請專利範圍採用不同序數。
如本文中所使用「發光裝置」指經組態以發射光之任何裝置且包括但不限於發光裝置(LED)、雷射，諸如豎直空腔表面發射雷射(VCSEL)，及經組態以在施加適合的電偏壓後發射光之任何其他電子裝置。發光裝置可為豎直結構(例如，豎直LED)，其中p側接觸點及n側接觸點位於該結構或側向結構之相對側上，在該側向結構中p側接觸點及n側接觸點位於該結構之同一側上。如本文中所使用，「發光裝置總成」係指其中至少一個發光裝置在結構上相對於載體結構固定之總成，該載體結構可包括例如基板、矩陣或經組態以向至少一個發光裝置提供穩定機械支撐之任何其他結構。
在本發明中，提供一種用於將裝置陣列(諸如發光裝置陣列或感測器裝置陣列)自生長基板轉移至目標基板之方法。目標基板可為在其上需要形成呈任何組態之多種類型之裝置的任何基板。在一說明性實例中，目標基板可為背板基板，諸如用於驅動發光裝置之主動或被動矩陣背板基板。如本文中所使用，「背板」或「背板基板」係指經組態以將多個裝置貼附於其上之任何基板。在一個實施例中，背板基板上相鄰發光裝置之中心間距可為生長基板上相鄰發光裝置之中心間距的整數倍數。發光裝置可包括複數個發光裝置，諸如兩個發光裝置之群組，一個經組態以發射藍光且一個經組態以發射綠光。發光裝置可包括三個發光裝置之群組，一個經組態以發射藍光，一個經組態以發射綠光，且一個經組態以發射紅光。如本文中所使用，「相鄰發光裝置」係指比至少另一發光裝置緊密鄰近定位之複數個兩個或更多個發光裝置。本發明之方法可提供發光裝置之子集自生長基板上之發光裝置陣列至背板基板的選擇性轉移。
可在各別初始生長基板上製造相同類型之裝置。如本文中所使用，「初始生長基板」係指經加工以在其上或其中形成裝置之基板。裝置可包括發光裝置及/或感測器裝置(例如，光偵測器)及/或任何其他電子裝置。發光裝置可為任何類型之發光裝置，亦即，豎直發光二極體、橫向發光二極體或其任何組合。可在各初始生長基板上形成相同類型之裝置，該等類型不同於一個初始生長基板至另一初始生長基板。裝置可在各別初始生長基板上形成為陣列。
利用高百分比之如在初始生長基板上製造的發光裝置以用於併入至背板中為經濟地製造直觀式發光裝置總成之必需組件。一般而言，發光裝置總成提供矩形可視區，而初始生長基板通常具有圓形裝置區域。在將發光裝置自初始生長基板之矩形區域轉移至背板之後，圓形基板可具有自其中未轉移裝置之未利用區域。本發明之方法提供用於利用初始生長基板之矩形中心區域之補充的方法，或在裝置轉移至轉移基板之情況下，用於利用轉移基板之矩形中心區域之補充的方法。
本發明之方法採用以下方法中之一或多者。在一些實施例中，晶粒(亦即，發光裝置之例項)可轉移至暫時支撐系統且逐一置放於背板上。在一些實施例中，缺陷圖可供應至暫時修復模板基板，且可並行地附接至背板。在一些實施例中，可採用局部區域替代或圖案化像素轉移。
參考圖1，說明包括發光裝置10之晶粒的基板。基板可在周邊處包括邊緣排除區域300，其中未形成裝置。基板可包括以第一陣列組態配置之相同類型(其在本文中被稱為第一類型)的發光裝置。第一類型之發光裝置為同一裝置之多個例項，其可為例如以相同峰波長發射光之發光裝置。舉例而言，第一類型之發光裝置可為發射紅光之裝置、發射綠光之裝置或發射藍光之裝置。
第一陣列組態具有沿各別主要方向(亦即，第一陣列組態之主要方向)之主要方向間距Px1且具有沿各別次要方向(亦即，第一陣列組態之次要方向)之次要方向間距Py1。如本文中所使用，陣列組態之主要方向以及第二方向係指沿其重複陣列組態之單位單元的兩個方向。在矩形陣列組態中，主要方向及第二方向可彼此垂直，且被稱為x方向及y方向。
基板上之發光裝置10可轉移至在第二陣列組態中具有接合位點之多個背板。預定轉移圖案及預定轉移序列可用於發光裝置10之轉移。自額外基板提供之不同類型之發光裝置可與來自基板之發光裝置10接合使用，以提供功能性直觀式發光裝置總成。
參考圖2A - 2E，說明用於將三種不同類型之裝置(10B、10G、10R) (例如，分別為發射藍色、綠色及紅色之LED)轉移至四個背板(BP1、BP2、BP3、BP4)之例示性轉移圖案及例示性轉移序列。三種不同類型之裝置(10B、10G、10R)可設置於上三個源極基板(B、G、R)上，該等源極基板可包含三個轉移基板或三個生長基板或其組合。第一發光裝置10B可設置於第一源極基板B上，第二發光裝置10G可設置於第二源極基板G上，且第三發光裝置10R可設置於第三源極基板R上。
在轉移序列之各步驟下在源極基板(B、G、R)及背板(BP1、BP2、BP3、BP4)上存在或不存在各種裝置(10B、10G、10R)的變化說明於圖2A - 2E中。圖2A對應於在裝置(10B、10G、10R)之任何轉移之前的組態，圖2B對應於在執行轉移步驟1 - 3之後的組態，圖2C對應於在執行步驟4 - 6之後的組態，圖2D對應於在執行步驟7 - 9之後的組態，且圖2E對應於在執行步驟10 - 12之後的組態。應注意，如圖2B中所說明之步驟1 - 3可以任何次序改組，此係因為步驟1 - 3彼此獨立，如圖2C中所說明之步驟4 - 6可以任何次序改組，此係因為步驟4 - 6彼此獨立，如圖2D中所說明之步驟7 - 9可以任何次序改組，此係因為步驟7 - 9彼此獨立，且如圖2E中所說明之步驟10 - 12可以任何次序改組，此係因為步驟10 - 12彼此獨立。
儘管針對採用四個源極基板(B、G、R)及四個背板(BP1、BP2、BP3、BP4)之狀況說明例示性轉移圖案及例示性轉移序列，但本發明之方法可應用於採用m個轉移總成及n個背板之任何狀況，其中m為大於1之整數，n為大於1之整數，且n不小於m。n個背板與來自m個轉移總成之裝置接合以形成n個整合式發光裝置總成。在一個實施例中，n可與m相同或大於m。
提供複數個轉移總成，例如，m個轉移總成。m個轉移總成中之每一者包含在具有相同二維週期性之二維陣列內的各別源極基板(B、G、R)及各別裝置(10B、10G、10R)。如本文中所使用，多個結構之相同二維週期性係指以下組態：其中多個結構中之每一者具有各別單元結構，且各別單元結構之例項係沿週期性之兩個獨立方向(例如，第一週期性方向及第二週期性方向)重複，且對於所有多個結構，單元結構係以相同第一間距沿各別第一週期性方向重複且以相同第二間距沿各別第二週期性方向重複，且第一週期性方向與第二週期性方向之間的角對於所有多個結構為相同的。n個背板中之每一者具有經組態以安裝m種類型之裝置的各別單元導電性接合結構圖案之週期性重複。
m種類型之裝置中之每一者可為m個轉移總成中的各別轉移總成內之裝置中之一者。n個背板中之每一者內沿兩個獨立方向的各單元導電性接合結構圖案之間距可為m個轉移總成中之每一者內之裝置的二維週期性之各別間距之倍數。在一說明性實例中，裝置(10B、10G、10R)中之每一者可在具有沿第一方向之a 的第一週期性且具有沿第二方向之b 的第二週期性(其可垂直於第一方向)的各別轉移總成內為週期性的。背板中之每一者內之單元導電性接合墊圖案可具有沿第一方向之2a (其為a 之整數倍)的第一週期性，且具有沿第二方向(其可垂直於第一方向)之2b (其為b 之整數倍)的第二週期性。
來自m個轉移總成中之每一者之裝置的子集(10B、10G、10R)可藉由在避免各別轉移總成上之現有裝置與任何裝置(10B、10G、10R) (若存在，其先前接合至各別背板(BP1、BP2、BP3、BP4))碰撞的位置處將各各別轉移總成安置於各別背板(BP1、BP2、BP3、BP4)上方來依序轉移至n個背板當中之各別背板(BP1、BP2、BP3、BP4)。
在一個實施例中，發光裝置總成之第二陣列組態的單位單元U1可由矩形界定，該矩形具有第一對側，其沿各別主要方向具有第二主要方向間距Px2之第一長度，且具有第二對側，其沿各別次要方向具有第二次要方向間距Py2之第二長度。在一個實施例中，單位單元U1可包括第一型發光裝置10R (其可為發射紅光之裝置)、第二型發光裝置10G (其可為發射綠光之裝置)、第三型發光裝置10B (其可為發射藍光之裝置)，及經組態以容納各別修復發光裝置之各別空位點10E。
若像素之第一、第二及第三類發光裝置(10R、10G、10B)中之每一者為功能性的，則此類像素為功能性像素，且任何修復發光裝置附接至像素為不必要的。若像素之第一、第二及第三型發光裝置(10R、10G、10B)中之任一者為缺陷性的，亦即，非功能性的，則此類像素為缺陷性的，亦即，非功能性像素，且修復發光裝置附接至像素為不必要的。在此狀況下，採用此類缺陷性像素之空位點10E以附接修復發光裝置。缺陷性像素之各採用之位點10E為修復發光裝置需要附接至之修復位點。
一般而言，發光裝置總成包括背板及第二陣列組態中之接合位點處之第一類型的發光裝置之例項。可針對任何給定發光裝置總成鑑別修復位點，其可採用來自包括基本間距區域100之基板的發光裝置及/或採用來自額外基板之發光裝置而形成。在一個實施例中，第一修復位點集合可基於一種類型之發光裝置，例如，第一類型之發光裝置的功能性界定。第一修復位點集合之中之每一者可為經組態以容納各別修復發光裝置的空位點10E。第一修復位點集合中之每一者可位於包括第一類型之發光裝置之缺陷性例項的像素內。
參考圖3A及3B，提供背板40，其可用作上文所描述之四個背板(BP1、BP2、BP3、BP4)中之任一者。背板40包括含有金屬互連結構(46、44、425)之基板42，該等金屬互連結構位於基板42上及/或嵌入於基板42內。基板42可為光學透明或光學不透明的。如本文中所使用，「光學透明」元件或「透明」元件係指在多於90%之可見光譜範圍，亦即，400 nm至800 nm之波長範圍內透射至少50%之光的元件。若基板42為光學透明的，則其可在視情況選用之雷射束之波長下透射多於50%的光以隨後在使用雷射回焊製程之情況下，用於在接合製程中誘發焊料材料之回焊。
在一個實施例中，基板42可包括具有第一彈性模數，亦即，第一楊氏模數之第一介電材料。在一個實施例中，基板42可包括可用以提供如此項技術中已知之印刷電路板(PCB)的任何介電材料。在一個實施例中，金屬互連結構(46、44、425)可佈置於基板42上及/或基板內，以提供不存在金屬互連結構(46、44、425)之間隙區域GR。在一個實施例中，間隙區域GR可配置為週期性二維陣列。沿第一水平方向hd1之間隙區域GR的間距可為上文所描述之發光裝置10之主要方向間距Px1的整數倍，且沿第二水平方向hd2之間隙區域GR的間距可為上文所描述之發光裝置10之次要方向間距Py1的整數倍。
金屬互連結構(46、44、425)經配置以向待隨後附接至背板40之前側的發光裝置提供導電路徑。在一說明性實例中，金屬互連結構(46、44、425)可包括在背板40之前側上具有以物理方式曝露之表面的導電通孔結構46之陣列。此外，金屬互連結構(46、44、425)可包含水平延伸以提供各別導電通孔結構46與額外金屬互連結構425之間的橫向電連接的金屬線44，其可包含額外金屬通孔結構、額外金屬線結構及/或導電跡線。在一個實施例中，諸如導電通孔結構46之金屬互連結構(46、44、425)之以物理方式曝露的組件可配置為具有與間隙區域GR之二維陣列相同的二維週期性之二維週期性陣列。
背板40可具有非平面狀頂面，其可由有意形成之局部凹痕及/或突起引起及/或由非故意之扭曲，諸如基板42之曲折、彎曲及/或拱起引起。此類非平面狀頂面使得導電通孔結構46之以物理方式曝露之表面位於不同層級處且/或具有傾斜頂面。在導電通孔結構46之豎直偏移表面及/或傾斜之以物理方式曝露的表面上接合發光裝置可導致接合品質之降級，且可誘發電打開及/或其他結構缺陷。根據本發明之一實施例，在接合發光裝置之前在背板40上方形成額外結構以提供位於同一二維實質上水平平面內之水平接合表面。如本文中所使用，「二維」平面係指歐氏平面(Euclidean)且不包括瑞曼(彎曲)平面(Riemannian plane)。
參考圖4，具有第二彈性模數之第二介電材料在背板40上方形成為連續絕緣材料層48L。連續絕緣材料層48L可沈積於上基板42上。第二介電材料可為光學透明或不透明材料，且可具有小於第一彈性模數之彈性模數。舉例而言，第二彈性模數可小於第一彈性模數之80%，且可在第一彈性模數之1%至60%之範圍內，以在後續接合製程期間提供至接合墊之增加之彈性水準。舉例而言，第二絕緣材料層48L可包括基於環氧樹脂之聚合物及/或可基本上由基於環氧樹脂之聚合物組成，該環氧樹脂基聚合物諸如SU-8負型光阻材料、基於聚矽氧之聚合物材料、基於苯并環丁烯(BCB)之聚合物或其他有機聚合物材料。在一個實施例中，第二絕緣材料層48L可包括自平坦化聚合物材料，其可經塗覆且固化以提供在背板40之整個非平面狀頂面上方延伸之平面狀頂面。連續絕緣材料層48L之厚度可在200 nm至20微米之範圍內，但亦可採用較低及較高厚度。
參考圖5A - 5C，連續絕緣材料層48L可經圖案化以形成穿過其之至少一個開口。圖5A為對於第一實施例及第二實施例相同之豎直截面視圖，圖5B為第一實施例之自上而下視圖，且圖5C為第二實施例之自上而下視圖。舉例而言，光阻層(未圖示)可塗覆於連續絕緣材料層48L上方，且可經微影圖案化以於其中形成至少一個開口。選擇開口之圖案以使得間隙區域GR之各區域由經圖案化光阻層完全覆蓋。可執行蝕刻製程以移除未由經圖案化光阻層覆蓋之連續絕緣材料層48L之部分。蝕刻製程可為各向同性蝕刻製程(諸如濕式蝕刻製程)，或可為各向異性蝕刻製程(諸如反應性離子蝕刻製程)。藉由蝕刻製程來圖案化連續絕緣材料層48L以提供位於背板40之基板42上的絕緣材料部分48。各絕緣材料部分48上覆於各別間隙區域GR，且可橫向地進一步延伸以覆蓋橫向包圍各別間隙區域GR之周邊區域。隨後可例如藉由灰化來移除光阻層。
在圖5A及圖5B中所說明之第一實施例中，穿過光阻層之至少一個開口，及因此穿過連續絕緣材料層48L形成之至少一個開口49可包括沿第一水平方向hd1橫向延伸之第一管線溝槽集合及沿第二水平方向hd2橫向延伸之第二管線溝槽集合。第二水平方向hd2可垂直於第一水平方向hd1，且可不包括間隙區域GR之區域中之任一者而選擇第一管線溝槽集合及第二管線溝槽集合之區域。在此情況下，絕緣材料部分48可形成為絕緣凸台結構之二維陣列，該等絕緣凸台面結構各自具有水平頂面，使得絕緣材料部分48之所有水平頂面在同一水平內。下伏之金屬互連結構(46、44、425)的頂面可以物理方式曝露於絕緣材料部分48的相鄰對之間。絕緣材料部分48配置為絕緣凸台結構之二維陣列，該等絕緣凸台結構不直接彼此接觸且具有與間隙區域GR之二維陣列相同的二維週期性。絕緣材料部分48可具有楔形側壁或豎直側壁。
在圖5A及圖5C中所說明之第二實施例中，穿過光阻層之至少一個開口，及因此穿過連續絕緣材料層48L形成之至少一個開口49可包括上覆於導電通孔結構46中之一各別者的離散開口49。各導電通孔結構46之頂面的中心部分可經由連續絕緣材料層48L以物理方式曝露於各離散開口下方。在此情況下，絕緣材料部分48可為上覆於間隙區GR之連續絕緣材料層48L之形成部分。換言之，間隙區域GR之區域可界定絕緣材料部分48之區域，該等區域可連續地連接至連續絕緣材料層48L內之其他絕緣材料部分48。絕緣材料部分48之平面狀水平表面區域在同一水平面內。下伏之金屬互連結構(46、44、425)的頂面可以物理方式曝露於絕緣材料部分48的相鄰對之間。連續絕緣金屬層48L中之各開口可具有楔形側壁或豎直側壁。
參考圖6A - 6C，金屬板群集之二維陣列可形成於絕緣材料部分48之二維陣列上方。在一個實施例中，連續金屬層可沈積於絕緣材料部分48上方及以物理方式曝露於開口49中之金屬互連結構(46、44、425)的頂面，諸如導電通孔結構46之以物理方式曝露之頂面上。連續金屬層可隨後經圖案化以形成金屬板群集之二維陣列。替代地，金屬板群集之二維陣列可藉由形成經圖案化光阻層、採用非保形沈積製程(諸如物理氣相沈積或真空蒸發)沈積金屬層及藉由剝離經圖案化光阻層來形成。
連續金屬層之各經圖案化部分構成金屬板34。金屬板34之群集上覆於各絕緣材料部分48，該絕緣材料部分上覆於各別間隙區域GR。上覆於同一絕緣材料部分48之連續金屬層之各組經圖案化部分構成金屬板群集。金屬板群集之二維陣列包括第一金屬材料，其可為具有相對高熔點以在回焊焊料材料之後續接合製程期間防止損壞的障壁金屬材料。舉例而言，第一金屬材料可包括鎢、鈦、鉭、氮化鎢、氮化鉭、氮化鈦、鋁、鉑、錫、銅、其合金或其組合(諸如堆疊)，或基本上由其組成。在一個實例中，第一金屬材料可包括鈦層與鋁層之堆疊或基本上由其組成。在另一實例中，第一金屬材料可包括鈦層、鉑層及錫層之堆疊或基本上由其組成。可選擇各金屬板34之厚度以提供足夠低的電阻而不過度增加熱質量(其可在後續接合製程期間降低有效性)。舉例而言，儘管各金屬板34之厚度可在300 nm至12微米之範圍內，但亦可採用較低及較高厚度。
一般而言，金屬板群集之二維陣列形成於具有同一二維週期性之絕緣材料部分48之二維陣列上方。金屬板群集中之每一者包含複數個金屬板34。各金屬板34包括上覆於各別絕緣材料部分48之平面狀頂面區域的水平金屬板部分34H及在水平金屬板部分34H與金屬互連結構(46、44、425)中之一各別者之間延伸的連接金屬部分34C。連接金屬部分34C中之每一者可直接形成於絕緣材料部分48中之一各別者的錐形側壁或豎直側壁及各別金屬互連結構(46、44、425)之頂面，諸如導電通孔結構46之頂面上。
在圖6A及圖6B中所說明之第一組態中，絕緣材料部分48配置為絕緣凸台結構之二維陣列，該等絕緣凸台結構不直接彼此接觸且具有與金屬板群集之二維陣列相同的二維週期性。在圖6A及圖6C中所說明之第二組態中，各連接金屬部分34C延伸穿過穿過包括絕緣材料部分48之二維陣列之連續絕緣材料層之各別開口49，該絕緣材料層上覆於間隙區域GR之二維陣列且具有與間隙區域GR之二維陣列相同的二維週期性。
參考圖7A - 7C，可藉由沈積及圖案化至少一種第二金屬材料來形成背板側接合墊36之二維陣列。在一個實施例中，第二材料層可沈積為連續金屬材料層，且光阻層可在連續金屬材料層上方塗覆及圖案化。可執行蝕刻製程以移除對第一金屬材料具有選擇性之第二金屬材料，藉此將連續金屬材料層圖案化為背板側接合墊36之二維陣列。替代地，經圖案化光阻層可用作為遮罩層，且第二金屬材料可以各向異性方式沈積於金屬板34之以物理方式曝露之表面上及經圖案化光阻層上方。剝離製程可用以移除經圖案化光阻層及其上之部分第二金屬材料層。第二金屬材料之剩餘部分構成背板側接合墊36之二維陣列。背板側接合墊36之二維陣列形成於金屬板群集之二維陣列的頂部上。第二金屬材料可與第一金屬材料相同或可不同於第一金屬材料。第二金屬材料可包括鎢、鈦、鉭、氮化鎢、氮化鉭、氮化鈦、鋁、鉑、錫、銅、其合金或其組合(諸如堆疊)，或基本上由其組成。在一個實例中，第二金屬材料可包括鈦層與鋁層之堆疊或基本上由其組成。在另一實例中，第二金屬材料可包括鈦層、鉑層及錫層之堆疊或基本上由其組成。可選擇各背板側接合墊36之厚度以提供足夠低的電阻而不過度增加熱質量(其可在後續接合製程期間降低有效性)。舉例而言，各背板側接合墊36之厚度可在300 nm至12微米之範圍內，但亦可採用較低及較高厚度。在第二金屬材料不同於第一金屬材料之情況下，背板側接合墊36之第二金屬材料可具有比第一金屬材料高的熱導率，且可具有比第一金屬材料低的熔點。
在一個實施例中，背板側接合墊36中之每一者可形成於水平金屬板部分34H中之一各別者上。M x N個背板側接合墊36之集合可形成為各別絕緣材料部分48上方之M x N矩形週期性陣列。在一個實施例中，沿第一水平方向hd1之金屬板群集之二維陣列的間距可為主要方向間距Px1之M倍，且沿第二水平方向hd2之金屬板群集之二維陣列的間距可為次要方向間距Py1之N倍。在此情況下，整個背板側接合墊36之集合可形成為二維週期性陣列，其具有沿第一水平方向hd1之主要方向間距Px1的週期性且具有沿第二水平方向hd2之次要方向間距Py1之週期性。
參考圖8，視情況選用之背板側焊料材料部分38可形成於背板側接合墊36之二維陣列上。視情況選用之背板側焊料材料部分38可包括錫，且視情況包括銅、銀及/或降低焊料材料之共熔點的其他添加劑金屬。替代地，背板側接合墊36可由焊料材料形成，且可省略背板側焊料材料部分38。
參考圖9，提供具有第一發光裝置10B之第一源極基板8A。第一源極基板8A包括諸如藍寶石之光學透明材料。在製造第一發光裝置10B期間，包括未摻雜III-V化合物材料層、n摻雜之III-V化合物材料層、多量子阱層、p摻雜之合成半導體層及透明導電層的層堆疊可依序形成於第一源極基板8A上。
可形成包括介電材料(諸如氧化矽、氮化矽、氧化鋁等)之絕緣材料部分16以劃定各第一發光裝置10B之橫向範圍。可穿過層堆疊形成切割通道19以將層堆疊劃分成未經摻雜之III-V化合物材料層11與第一發光裝置10B之堆疊。各第一發光裝置10B可包括n摻雜之III-V化合物材料層12之豎直堆疊、有效區域(諸如多量子阱)13、p摻雜之III-V合成半導體層14及透明導電層15。在一非限制性說明性實例中，各未經摻雜之III-V化合物材料層11可包括未經摻雜之氮化鎵，各n摻雜之III-V化合物材料層12可包括n摻雜之氮化鎵或氮化銦鎵，各多量子阱13可包括氮化鎵層及氮化銦鎵層之週期性重複，各p摻雜之III-V合成半導體層14可包括p摻雜之氮化鎵或氮化鋁鎵，且/或各透明導電層15可包括透明導電氧化物，諸如氧化銦錫。層12可為主體層或複數個奈米線。有效區域13及層14可為平面狀層或奈米線外殼。第一發光裝置10B發射在第一峰波長(例如，在藍色波長範圍內)下之光。
裝置側接合墊17可形成於各第一發光裝置10B上。各裝置側接合墊17可包括接合墊材料，諸如Ni、Au及/或Cu。視情況，裝置側焊料材料部分18可形成於各裝置側接合墊17上。裝置側焊料材料部分18可包括錫，且視情況包括銅、銀及/或降低焊料材料之共熔點的其他添加劑金屬。裝置側焊料材料部分18可包括例如無鉛焊料材料。
第一源極基板8A可安置於背板40上方，其間具有第一焊料材料部分(18、38)，使得第一發光裝置10B之裝置側接合墊17經由第一焊料材料部分(18、38)面向背板側接合墊36。可對準第一源極基板8A及第一發光裝置10B，使得源極側焊料材料部分18與裝置側焊料材料部分38之對直接接觸，或置放地足夠接近以在回焊後在其間誘發合併。
參考圖10，第一發光裝置10B之子集選擇性地接合至背板40。可使用任何合適的選擇性接合製程。舉例而言，可使用選擇性雷射接合或熱(例如，爐)接合製程以回焊焊料材料部分(18、38)。
舉例而言，如圖10中所示，在一個實施例中，接合製程包含採用雷射照射回焊製程之雷射接合。可採用加熱雷射以將第一發光裝置10B之所選子集接合至背板40。針對第一發光裝置10B之選定子集的選擇圖案可為例如圖2B中所說明之圖案。具體言之，可藉由將第一雷射光束(77A或77B)照射至至少一個焊料材料部分(18、38)以回焊至少一個焊料材料部分(18、38)來執行第一發光裝置10B之所選子集至背板40之接合。
在一個實施例中，第一雷射光束77A可通過第一基板8A通過第一發光裝置10B之所選子集至至少一個焊料材料部分(18、38)以回焊至少一個焊料材料部分(18、38)。
在另一實施例中，若背板基板42為光學透明的，則接著第一雷射光束77B可通過背板以加熱至少一個焊料材料部分(18、38)。加熱雷射之第一雷射光束77B可通過基板42之間隙區域GR以避免除了經照射金屬板34、經照射背板側接合墊36及經照射焊料材料部分(18、38)以外的金屬互連結構(46、44、425)之附帶加熱。在一個實施例中，加熱雷射可採用紅外波長。舉例而言，加熱雷射可為具有在0.4微米至20微米範圍內(諸如1微米至2微米)之波長以在加熱至少一個焊料材料部分(18、38)的同時，避免對背板40進行加熱之可見或紅外雷射。在另一實施例中，兩個雷射光束(77A、77B)可用以同時或依序照射至少一個焊料材料部分(18、38)。
在另一替代實施例中，熱(例如，爐)接合製程而非雷射製程可用以回焊焊料材料部分(18、38)。在此實施例中，如美國專利第9,893,041 B2號中所描述，焊料材料部分18具有不同組成及不同熔點，該文獻以全文引用之方式併入本文中。在熱接合製程中，首先在高於其各別熔點但低於未接合之其他焊料材料部分之各別熔點的溫度下回焊且接合最低熔點焊料材料部分(18、38)。隨後，其次在高於其各別熔點但低於未接合之剩餘較高熔點焊料材料部分之各別熔點的溫度下回焊且接合下一最低熔點焊料材料部分(18、38)。視需要重複此製程多次以依序接合所有焊料材料部分對。
經加熱且回焊之至少一種焊料材料部分(18、38)固化成經接合焊料材料部分58，其經由背板側接合墊36、金屬板34及裝置側接合墊17提供背板40與各別第一發光裝置10B之間的接合。可藉由選擇性地回焊第一焊料材料部分之子集(18、38)來將第一發光裝置10B之子集而非全部接合至背板40。
參考圖11，接合至背板40之第一發光裝置10B之子集可採用選擇性雷射切除製程來自第一源極基板8A選擇性地解離。各經接合發光裝置10可藉由將第二雷射光束87照射穿過第一源極基板8A且至與經接合第一發光裝置10B接觸之各III-V化合物材料層11上來自第一源極基板8A解離。在一個實施例中，第一源極基板8A包括藍寶石，且各III-V化合物材料層11包含合成半導體材料(諸如未經摻雜III-V合成半導體材料)。在此情況下，第二雷射光束87切除與經接合第一發光裝置10B接觸之各III-V化合物材料層11。用以提供第二雷射光束87之雷射(其在本文中被稱為「切除雷射」)之波長可不同(例如，較短)於加熱雷射之波長。切除雷射之波長可例如在0.1微米與0.75微米之間，諸如0.25微米至0.5微米。在一個實施例中，切除雷射之波長可在紫外線範圍內，亦即，在10 nm至400 nm範圍內。經由各別經回焊且再固化之焊料材料部分48接合至背板40之各第一發光裝置10B可採用雷射切除位於第一源極基板8A與接合至背板40之各第一發光裝置10B之間的合成半導體材料(亦即，III-V化合物材料層11之材料)來解離。
參考圖12，背板40及與其接合其之所有第一發光裝置10B之集合的總成可與第一源極基板8A及未接合至背板40之所有第一發光裝置10B之集合的總成分離。III-V化合物材料層11之殘餘部分可存在於附接至背板40之第一發光裝置10B的遠端表面上。具體言之，具有不規則表面高度變化之合成半導體材料部分11'可位於第一發光二極體10B之遠端表面上。遠端表面為背對背板40之第一發光二極體10B之表面。
參考圖13，如圖2C中所說明，可轉移第二發光二極體10G。可提供其上具有第二發光二極體10G之第二源極基板8B。第二發光裝置10G以不同於第一波長(例如，在藍色可見範圍內)之第二峰波長(例如，在綠色可見範圍內)發射光。第二源極基板8B可具有與第一源極基板8A相同之結構及組成特性。第二發光裝置10G可以與第一發光裝置10B相同之方式形成，其中材料組合物之修改使第二波長自第一波長位移。第二源極基板8B可安置於背板40上方，其間具有第二焊料材料部分(38、18)，使得第二發光裝置10G之裝置側接合墊17經由第二焊料材料部分(18、38)面向背板側接合墊36之子集。可藉由選擇性地回焊第二焊料材料部分之子集(18、38)來將第二發光裝置10G之子集而非全部接合至背板40。針對第二發光裝置10G之經接合集合的選擇圖案可為圖2C中所說明之圖案。圖10之加工步驟在細節上做必要的修正可用於將第二發光二極體10G之子集選擇性地接合至背板40之接合製程。
隨後，可在細節上做必要的修正執行圖11之加工步驟以自第二透明基板8B解離接合至背板40之所有第二發光裝置10G。
參考圖14A - 14C，可在必要改變之情況下重複執行圖9 - 11之加工步驟以將多種類型之發光二極體(10B、10G、10R)接合至金屬板群集之二維陣列。舉例而言，發射紅光之二極體10R可接合至背板40。附接至金屬板群集之各發光二極體集合(10B、10G、10R)構成可構成直觀式顯示裝置之像素的發光裝置群集400，且發光二極體中之每一者可為直觀式顯示裝置之子像素。像素400經組態以提供可藉由具有不同強度之多個峰波長之光的組合產生的任意色彩。像素400可具有任何適合的形狀及組態，且可具有任何適合數目個發光裝置(亦即，任何適合數目個LED) (10B、10G、10R)。舉例而言，各像素400可包括兩個發射紅光之LED 10R、一個發射藍光之LED 10B及一個發射綠光之LED 10G。發射紅光之LED 10R可彼此緊鄰地定位或在各像素400中自彼此對角地定位。因此，發光裝置群集400之二維陣列可經由各別接合結構(36、48、17)接合至背板40。各發光裝置群集400包含上覆於各別金屬板群集之複數個發光裝置(10B、10G、10R)。
參考所有圖式且根據本發明之各種實施例，提供一種發光裝置總成，其包含：背板40，其包含基板42且將金屬互連結構(46、44、425)嵌入於其中；絕緣材料部分48，其包括各別平面狀頂面區域且定位於背板40上方，其中絕緣材料部分之所有平面狀頂面區域在同一水平面內；金屬板群集之二維陣列，其中金屬板群集中之每一者包含複數個金屬板34，各金屬板34包括上覆於各別絕緣材料部分48之平面狀頂面區域的水平金屬板部分34H及在水平金屬板部分34H與金屬互連結構(46、44、425)中之一各別者之間延伸的連接金屬部分34C；及經由各別接合結構(36、48、18)接合至背板40之發光裝置群集的二維陣列，其中各發光裝置群集包含上覆於各別金屬板群集之複數個發光裝置(10B、10G、10R)。
在一個實施例中，發光裝置包含具有不規則表面高度變化且位於發光裝置(10B、10G、10R)之遠端表面上之合成半導體材料部分11，該遠端表面為背對背板40之發光裝置之表面。在一個實施例中，接合結構(36、48、18)包含位於金屬板群集之二維陣列之頂部上的背板側接合墊36之二維陣列，其中背板側接合墊36中之每一者位於水平金屬板部分34H中之一各別者上。在一個實施例中，發光裝置群集之二維陣列內的發光裝置(10B、10G、10R)中之每一者包括裝置側接合墊17，其經由焊料材料部分48接合至背板側接合墊36中之一各別者。
在一個實施例中，金屬互連結構(46、44、425)經配置以提供其中不存在金屬互連結構(46、44、425)之間隙區域GR之矩形二維陣列；絕緣材料部分48位於間隙區域GR中之每一者上方；且複數個金屬板34上覆於間隙區域GR中之一各別者。在一個實施例中，發光裝置群集之二維陣列具有與金屬板群集之二維陣列相同的二維週期性，亦即，沿著第一水平方向hd1之M倍Px1的第一週期性及沿第二水平方向hd2之N倍Py1的第二週期性，其中M為高於1之整數且N為高於1之整數。
在一個實施例中，連接金屬部分34C中之每一者接觸絕緣材料部分48中之一各別者的楔形側壁或豎直側壁及各別金屬互連結構(46、44、425)之頂面。在第一實施例中，絕緣材料部分48配置為絕緣凸台結構之二維陣列，該等絕緣凸台面結構不直接彼此接觸且具有與金屬板群集之二維陣列相同的二維週期性。在第二實施例中，絕緣材料部分48為覆蓋背板40之頂面的連續絕緣材料層48L之部分；且各連接金屬部分34C延伸穿過穿過連續絕緣材料層48L之各別開口。
本發明之實施例提供以下非限制性優勢。平面狀頂面區域藉由提供用於LED接合至背板之共面表面來促進LED之均勻接合。絕緣材料部分可為柔韌的(亦即，具有比背板基底低的彈性模數)以在接合期間改良多個發光裝置之對準。
儘管前述內容涉及尤其較佳實施例，但應理解，本發明不限於此。一般熟習此項技術者將想到，可對所揭示之實施例進行各種修改且此類修改意欲在本發明之範疇內。在採用具體結構及/或組態之實施例說明於本發明中之情況下，應理解，本發明可與在功能上等效之任何其他相容結構及/或組態一起實踐，其限制條件為此類取代未明確禁用或另外對於一般熟習此項技術者而言已知為不可能的。
8A‧‧‧第一源極基板 10‧‧‧發光裝置 10B‧‧‧第一發光裝置 10E‧‧‧空位點 10G‧‧‧第二發光裝置 10R‧‧‧第三發光裝置 11‧‧‧III-V化合物材料層 11’‧‧‧合成半導體材料部分 12‧‧‧n摻雜之III-V化合物材料層 13‧‧‧多量子阱/有效區域 14‧‧‧p摻雜之III-V合成半導體層 15‧‧‧透明導電層 16‧‧‧絕緣材料部分 17‧‧‧裝置側接合墊 18‧‧‧裝置側焊料材料部分 19‧‧‧切割通道 34‧‧‧金屬板 34C‧‧‧連接金屬部分 34H‧‧‧水平金屬板部分 36‧‧‧背板側接合墊 38‧‧‧背板側焊料材料部分 40‧‧‧背板 42‧‧‧背板基板 44‧‧‧金屬線 46‧‧‧導電通孔結構 48‧‧‧絕緣材料部分 48L‧‧‧連續絕緣材料層 49‧‧‧開口 58‧‧‧經接合焊料材料部分 77A‧‧‧第一雷射光束 77B‧‧‧第一雷射光束 87‧‧‧第二雷射光束 100‧‧‧基本間距區域 300‧‧‧邊緣排除區域 400‧‧‧發光裝置群集/像素 425‧‧‧金屬互連結構 GR‧‧‧間隙區域 hd1‧‧‧第一水平方向 hd2‧‧‧第二水平方向 Px1‧‧‧主要方向間距 Py1‧‧‧次要方向間距 U1‧‧‧單位單元
圖1示意性地說明根據本發明之一實施例的包括發光裝置之晶粒之基板。
圖2A - 2E為用於根據圖1中所說明之例示性轉印圖案來轉移發光裝置之示意性序列。
圖3A為用於形成包括根據本發明實施例之背板的發光裝置之例示性結構沿著圖3B中平面A-A'的豎直截面視圖。
圖3B為圖3A之例示性結構之自上而下視圖。
圖4為在根據本發明之一實施例的背板上方形成連續絕緣材料層之後的例示性結構之豎直截面視圖。
圖5A為在藉由圖案化根據本發明之第一及第二實施例的連續絕緣材料層來形成絕緣材料部分之後的例示性結構之豎直截面視圖。
圖5B為根據本發明之第一實施例的圖5A之例示性結構之自上而下視圖。
圖5C為根據本發明之第二實施例的圖5A之例示性結構之自上而下視圖。
圖6A為在形成根據本發明之第一及第二實施例的金屬板群集之二維陣列之後的例示性結構之豎直截面視圖。
圖6B為根據本發明之第一實施例的圖6A之例示性結構之自上而下視圖。
圖6C為根據本發明之第二實施例的圖6A之例示性結構之自上而下視圖。
圖7A為在形成根據本發明之第一及第二實施例的背板側接合墊之二維陣列之後的例示性結構之豎直截面視圖。
圖7B為根據本發明之第一實施例的圖7A之例示性結構之自上而下視圖。
圖7C為根據本發明之第二實施例的圖7A之例示性結構之自上而下視圖。
圖8為在根據本發明之第一及第二實施例的背板側接合墊之二維陣列上形成背板側焊料材料部分之後的例示性結構之豎直截面視圖。
圖9為在將第一源極基板安置於背板上方以使得第一發光裝置面向根據本發明之第一及第二實施例的背板之後的例示性結構之豎直截面視圖。
圖10為在採用根據本發明之第一及第二實施例的雷射照射回焊製程將第一發光裝置之子集選擇性接合至背板之後的例示性結構之豎直截面視圖。
圖11為在採用根據本發明之第一及第二實施例的選擇性雷射切除製程自第一源極基板選擇性解離第一發光裝置之子集之後的例示性結構之豎直截面視圖。
圖12為在根據本發明之第一及第二實施例分離背板及第一發光裝置之子集之總成與第一源極基板及剩餘第一發光裝置之總成之後的例示性結構之豎直橫截面圖。
圖13為在將第二源極基板安置於背板上方以使得第二發光裝置面向根據本發明之第一及第二實施例的背板之後的例示性結構之豎直截面視圖。
圖14A為根據本發明之第一及第二實施例的第一發光裝置、第二發光裝置及第三發光裝置之集合至各金屬板群集之例示性結構轉移的豎直截面視圖。
圖14B為根據本發明之第一實施例的圖14A之例示性結構之自上而下視圖。
圖14C為根據本發明之第二實施例的圖14A之例示性結構之自上而下視圖。
10B‧‧‧第一發光裝置
10G‧‧‧第二發光裝置
11’‧‧‧合成半導體材料部分
12‧‧‧n摻雜之III-V化合物材料層
13‧‧‧多量子阱/有效區域
14‧‧‧p摻雜之III-V合成半導體層
15‧‧‧透明導電層
16‧‧‧絕緣材料部分
17‧‧‧裝置側接合墊
34‧‧‧金屬板
36‧‧‧背板側接合墊
40‧‧‧背板
42‧‧‧背板基板
44‧‧‧金屬線
46‧‧‧導電通孔結構
48‧‧‧絕緣材料部分
425‧‧‧金屬互連結構
GR‧‧‧間隙區域

Claims (10)

  1. 一種發光裝置總成，其包含：一背板，其包含含有金屬互連結構之一基板；絕緣材料部分，其具有比該基板低的彈性模數，其中該等絕緣材料部分位於該背板上方且含有一各別平面狀頂面區域，使得該等絕緣材料部分之該等平面狀頂面區域位於一相同水平面內；金屬板群集之一二維陣列，其中該等金屬板群集中之每一者包含複數個金屬板，各金屬板包括上覆於一各別絕緣材料部分之一平面狀頂面區域的一水平金屬板部分及在該水平金屬板部分與該等金屬互連結構中之一各別者之間延伸的一連接金屬部分；及發光裝置群集之一二維陣列，其經由各別接合結構接合至該背板，其中各發光裝置群集包含上覆於一各別金屬板群集之複數個發光裝置。
  2. 如請求項1之發光裝置總成，其進一步包含位於該等發光裝置之遠端表面上之具有不規則表面高度變化的合成半導體材料部分，該等遠端表面為背對該背板之該等發光裝置之表面。
  3. 如請求項1之發光裝置總成，其中該等接合結構包含位於金屬板群集之該二維陣列之頂部上的背板側接合墊之一二維陣列，其中該等背板側接合墊中之每一者位於該等水平金屬板部分中之一各別者上。
  4. 如請求項3之發光裝置總成，其中發光裝置群集之該二維陣列內的該 等發光裝置中之每一者包括一裝置側接合墊，其經由一焊料材料部分接合至該等背板側接合墊中之一各別者。
  5. 如請求項1之發光裝置總成，其中：該等金屬互連結構經配置以提供其中不存在該等金屬互連結構之間隙區域之一矩形二維陣列；該等絕緣材料部分位於該等間隙區中之每一者上方；且該複數個金屬板上覆於該等間隙區域中之一各別者。
  6. 如請求項1之發光裝置總成，其中各發光裝置群集包含一直觀式顯示裝置之一像素。
  7. 如請求項1之發光裝置總成，其中：發光裝置群集之該二維陣列具有一與金屬板群集之該二維陣列相同的二維週期性；且該等連接金屬部分中之每一者接觸該等絕緣材料部分中之一各別者的一錐形側壁或一豎直側壁及一各別金屬互連結構之一頂面。
  8. 如請求項7之發光裝置總成，其中該等絕緣材料部分配置為絕緣凸台結構之一二維陣列，其不直接彼此接觸且具有一與金屬板群集之該二維陣列相同的二維週期性。
  9. 如請求項7之發光裝置總成，其中： 該等絕緣材料部分為覆蓋該背板之一頂面的一連續絕緣材料層之部分；且各連接金屬部分延伸穿過一各別開口，該各別開口穿過該連續絕緣材料層。
  10. 如請求項1之發光裝置總成，其中：該背板之該基板包含具有第一彈性模數之一第一介電材料；且該等絕緣材料部分位於該背板之該基板上且包含具有小於該第一彈性模數之80%之第二彈性模數的一第二介電材料。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI647835B (zh) * 2017-07-05 2019-01-11 英屬開曼群島商錼創科技股份有限公司 顯示面板
US11011669B2 (en) * 2019-10-14 2021-05-18 Shaoher Pan Integrated active-matrix light emitting pixel arrays based devices
TWI844832B (zh) * 2022-03-17 2024-06-11 晶元光電股份有限公司 半導體元件及半導體組件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201432360A (zh) * 2013-02-05 2014-08-16 Lextar Electronics Corp 發光二極體顯示面板
CN107210351A (zh) * 2014-12-19 2017-09-26 Glo公司 在背板上制造发光二极管阵列的方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3690340B2 (ja) 2001-03-06 2005-08-31 ソニー株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
JP5836122B2 (ja) * 2008-07-07 2015-12-24 グロ アーベーＧｌｏ Ａｂ ナノ構造のｌｅｄ
GB0819450D0 (en) * 2008-10-23 2008-12-03 Cambridge Display Tech Ltd Oled driver chiplet integration
JP2011054805A (ja) * 2009-09-02 2011-03-17 Toshiba Corp 半導体装置、及び半導体装置の製造方法
US8241932B1 (en) * 2011-03-17 2012-08-14 Tsmc Solid State Lighting Ltd. Methods of fabricating light emitting diode packages
US9293662B2 (en) 2012-05-21 2016-03-22 De L Associates Inc. Light emitting device comprising chip-on-board package substrate and method for manufacturing
JP5935557B2 (ja) * 2012-07-09 2016-06-15 ソニー株式会社 実装基板および光学装置
US20160035924A1 (en) 2014-01-23 2016-02-04 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Configurable backplane interconnecting led tiles
US10910350B2 (en) 2014-05-24 2021-02-02 Hiphoton Co., Ltd. Structure of a semiconductor array
US9698308B2 (en) * 2014-06-18 2017-07-04 X-Celeprint Limited Micro assembled LED displays and lighting elements
WO2016022824A1 (en) 2014-08-08 2016-02-11 Glo Ab Pixilated display device based upon nanowire leds and method for making the same
US9620559B2 (en) 2014-09-26 2017-04-11 Glo Ab Monolithic image chip for near-to-eye display
JP6806774B2 (ja) 2015-12-07 2021-01-06 グロ アーベーＧｌｏ Ａｂ 基板間ｌｅｄ移送のための、孤立ｉｉｉ族窒化物光アイランド上のレーザリフトオフ
DE102016103324A1 (de) * 2016-02-25 2017-08-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Videowand-Modul und Verfahren zum Herstellen eines Videowand-Moduls
US10153257B2 (en) * 2016-03-03 2018-12-11 X-Celeprint Limited Micro-printed display
EP3440714A1 (en) 2016-04-04 2019-02-13 Glo Ab Through backplane laser irradiation for die transfer
KR102480220B1 (ko) * 2016-04-08 2022-12-26 삼성전자주식회사 발광 다이오드 모듈 및 이를 구비한 디스플레이 패널
WO2017202331A1 (en) 2016-05-25 2017-11-30 Chen-Fu Chu Methods of filling organic or inorganic liquid in assembly module
US10177195B2 (en) 2016-09-30 2019-01-08 Intel Corporation Micro-LED displays
KR20190098199A (ko) * 2016-12-22 2019-08-21 루미레즈 엘엘씨 동작 피드백을 위한 센서 세그먼트를 구비한 발광 다이오드들

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201432360A (zh) * 2013-02-05 2014-08-16 Lextar Electronics Corp 發光二極體顯示面板
CN107210351A (zh) * 2014-12-19 2017-09-26 Glo公司 在背板上制造发光二极管阵列的方法

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