TWI799285B

TWI799285B - 顯示裝置及其製造方法

Info

Publication number: TWI799285B
Application number: TW111121074A
Authority: TW
Inventors: 林宗範; 趙駿銘; 莫堯安
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2022-06-07
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2023-04-11
Also published as: TW202349764A

Abstract

一種顯示裝置包括驅動背板、發光元件及介金屬層。驅動背板包括基底、設置於基底上的畫素驅動電路以及電性連接至畫素驅動電路的接墊。發光元件包括電極及電性連接至電極的導電凸塊。導電凸塊具有多個第二金屬層及設置於多個第二金屬層之間的混合金屬層。混合金屬層包括相混合的第一金屬材料及第二金屬材料。混合金屬層的第一金屬材料與多個第二金屬層的每一者的金屬材料相同，且混合金屬層的第二金屬材料與多個第二金屬層的每一者的金屬材料不同。接墊的第一金屬層、介金屬層、導電凸塊的多個第二金屬層的一者、導電凸塊的混合金屬層、導電凸塊的多個第二金屬層的另一者及電極在遠離基底的方向上依序堆疊。

Description

顯示裝置及其製造方法

本發明是有關於一種光電裝置及其製造方法，且特別是有關於一種顯示裝置及其製造方法。

發光二極體顯示面板包括驅動背板及轉置於驅動背板上的多個發光二極體元件。繼承發光二極體的特性，發光二極體顯示面板具有省電、高效率、高亮度及反應時間快等優點。此外，相較於有機發光二極體顯示面板，發光二極體顯示面板還具有色彩易調校、發光壽命長、無影像烙印等優勢。因此，發光二極體顯示面板被視為下一世代的顯示技術。

在發光二極體顯示面板的製造過程中，驅動背板的接墊上須與發光元件的導電凸塊共晶接合。共晶接合可形成良性的介金屬層。良性的介金屬層有助於發光元件固接在驅動背板的接墊上。然而，當發光二極體顯示面板進行環境惡化測試時，介金屬層會劣化，進而影響發光二極體顯示面板的信賴性。

本發明提供一種顯示裝置，信賴性佳。

本發明提供一種顯示裝置的製造方法，能製造出信賴性的顯示裝置。

本發明的顯示裝置包括驅動背板、發光元件以及介金屬層。驅動背板包括基底、設置於基底上的畫素驅動電路以及電性連接至畫素驅動電路的接墊。接墊具有第一金屬層。發光元件包括電極以及電性連接至電極的導電凸塊。導電凸塊具有多個第二金屬層以及設置於多個第二金屬層之間的混合金屬層。混合金屬層包括相混合的第一金屬材料及第二金屬材料。混合金屬層的第一金屬材料與多個第二金屬層的每一者的金屬材料相同，且混合金屬層的第二金屬材料與多個第二金屬層的每一者的金屬材料不同。接墊的第一金屬層、介金屬層、導電凸塊的多個第二金屬層的一者、導電凸塊的混合金屬層、導電凸塊的多個第二金屬層的另一者及電極在遠離基底的方向上依序堆疊。

本發明的顯示裝置的製造方法，包括下列步驟：提供驅動背板，其中驅動背板包括基底、設置於基底上的畫素驅動電路以及電性連接至畫素驅動電路一接墊，且接墊具有第一金屬層。提供發光元件，其中發光元件包括電極以及電性連接至電極的導電凸塊，導電凸塊具有多個第二金屬層以及設置於多個第二金屬層之間的混合金屬層，混合金屬層包括相混合的第一金屬材料及第二金屬材料，混合金屬層的第一金屬材料與多個第二金屬層的每一者的一金屬材料相同，且混合金屬層的第二金屬材料與多個第二金屬層的每一者的金屬材料不同；以及，利用雷射焊接發光元件的導電凸塊與驅動背板的接墊，以使導電凸塊的多個第二金屬層的一者與接墊的第一金屬層共金接合。

現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。

應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”可以是二元件間存在其它元件。

本文使用的“約”、“近似”、或“實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、“近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

圖1A至圖1C為本發明一實施例之顯示裝置10的製造流程剖面示意圖。

請參照圖1A，首先，提供驅動背板100。驅動背板100包括基底110。舉例而言，在本實施例中，基底110的材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是其它可適用的材料。

驅動背板100還包括畫素驅動電路120，設置於基底110上。舉例而言，在本實施例中，畫素驅動電路120可包括資料線（未繪示）、掃描線（未繪示）、電源線（未繪示）、共通線（未繪示）、第一電晶體（未繪示）、第二電晶體（未繪示）及電容（未繪示），其中第一電晶體的第一端電性連接至資料線，第一電晶體的控制端電性連接至掃描線，第一電晶體的第二端電性連接至第二電晶體的控制端，第二電晶體的第一端電性連接至電源線，且電容電性連接至第一電晶體的第二端及第二電晶體的第一端。然而，本發明不以此為限，在其它實施例中，畫素驅動電路120也可以是其它類型的電路。

驅動背板100還包括接墊P1、P2，電性連接至畫素驅動電路120。舉例而言，在本實施例中，接墊P1、P2包括在結構上彼此分離的第一接墊P1及第二接墊P2，其中第一接墊P1電性連接至畫素驅動電路120之第二電晶體的第二端（未繪示），且第二接墊P2電性連接至畫素驅動電路120的共通線（未繪示），但本發明不以此為限。

每一接墊P1、P2具有第一金屬層160。第一金屬層160是每一接墊P1、P2之中距離基底110最遠的一個膜層。也就是說，第一金屬層160是每一接墊P1、P2之中最外面的一個膜層。在本實施例中，每一接墊P1、P2還可選擇性地具有複合金屬層130、複合金屬層140及金屬層150，其中複合金屬層130、複合金屬層140、金屬層150及第一金屬層160在遠離基底110的方向z上依序堆疊。舉例而言，在本實施例中，每一複合金屬層130、140可包括在方向z上依序堆疊的鈦層、鋁層及鈦層，金屬層150可為鉬層，第一金屬層160可為銅層，但本發明不以此為限。

請參照圖1A，接著，提供發光元件200。在本實施例中，發光元件200例如是微型發光二極體（μLED）。發光元件200包括電極212、214。舉例而言，在本實施例中，電極212、214的材料可包括鎳（Ni），但本發明不以此為限。發光元件200還包括導電凸塊B1、B2，電性連接至電極212、214。詳細而言，在本實施例中，發光元件200還包括第一型半導體層（未標示）、第二型半導體層（未標示）及主動層（未標示），主動層設置於第一型半導體層與第二型半導體層之間，電極212、214包括第一電極212及第二電極214，第一電極212及第二電極214分別電性連接至第一型半導體層及第二型半導體層，導電凸塊B1、B2包括第一導電凸塊B1及第二導電凸塊B2，第一導電凸塊B1及第二導電凸塊B2分別電性連接至第一電極212及第二電極214。

每一導電凸塊B1、B2具有多個第二金屬層220、240及設置於多個第二金屬層220、240之間的混合金屬層230。混合金屬層230包括相混合的第一金屬材料231及第二金屬材料232。混合金屬層230的第一金屬材料231與每一第二金屬層220、240的金屬材料相同，且混合金屬層230的第二金屬材料232與每一第二金屬層220、240的金屬材料不同。舉例而言，在本實施例中，混合金屬層230的第一金屬材料231、第二金屬層220的金屬材料及第二金屬層240的金屬材料可為錫（Sn），且混合金屬層230的第二金屬材料232可為銀（Ag）。

此外，在本實施例中，混合金屬層230的第二金屬材料232與接墊P1、P2的第一金屬層160的金屬材料不同。舉例而言，在本實施例中，混合金屬層230的第二金屬材料232可為銀，而接墊P1、P2的第一金屬層160的金屬材料可為銅。

在本實施例中，是利用一濺鍍工序在發光元件200的電極212、214上形成第二金屬層220（例如：錫層）；接著，利用另一濺鍍工序在第二金屬層220上形成混合金屬層230；然後，利用再一濺鍍工序在混合金屬層230上形成第二金屬層240。值得注意的是，在形成混合金屬層230的同一濺鍍工序中，是同時使用不同的第一金屬及第二金屬（例如：錫及銀）為靶材，將第一金屬材料231及第二金屬材料232同時沉積於第二金屬層220上，以形成混合金屬層230。因此，第一金屬材料231及第二金屬材料232是以均勻或散亂的方式分佈於混合金屬層230中，而非以分層的方式分佈於混合金屬層230中。

請參照圖1A及圖1B，接著，令發光元件200搭載在一載板300上，其中發光元件200是透過載板300的黏著層310暫時固定於載板300上。搭載在載板300上的發光元件200會先與驅動背板100對位。然後，再利用雷射L焊接發光元件200的導電凸塊B1、B2與驅動背板100的接墊P1、P2，以使發光元件200的導電凸塊B1、B2的第二金屬層240與驅動背板100的接墊P1、P2的第一金屬層160共金接合（Metal Eutectic Bonding）。

導電凸塊B1、B2的第二金屬層240與接墊P1、P2的第一金屬層160共金接合後，導電凸塊B1、B2的第二金屬層240的一部分及接墊P1、P2的第一金屬層160的一部分會形成介金屬層IMC（繪於圖1B）。透過介金屬層IMC，發光元件200可固接於驅動背板100的接墊P1、P2上，且使發光元件200的電極212、124與驅動背板100的接墊P1、P2電性連接。在本實施例中，介金屬層IMC包括良性的Cu ₆Sn ₅，其中介金屬層IMC的Sn的重量百分比大於介金屬層IMC的Cu的重量百分比。介金屬層IMC的Sn的重量百分比可落在50%~70%的範圍。介金屬層IMC的Cu的重量百分比可落在30%~50%的範圍。舉例而言，在本實施例中，介金屬層IMC中的Cu的重量百分比：介金屬層IMC中的Sn的重量百分比=40：60；但本發明不以此為限。

請參照圖1B及圖1C，接著，令載板300與發光元件200分離，並將發光元件200留在驅動背板100上。於此，便完成本實施例的顯示裝置10。

請參照圖1C，在顯示裝置10中，接墊P1、P2的第一金屬層160、介金屬層IMC、導電凸塊B1、B2的第二金屬層240、導電凸塊B1、B2的混合金屬層230、導電凸塊B1、B2的第二金屬層220及電極212、214在遠離基底110的方向z上依序堆疊。此外，在本實施例中，導電凸塊B1、B2的混合金屬層230的厚度T230大於導電凸塊B1、B2的第二金屬層240的厚度T240。

值得注意的是，混合金屬層230是做為介金屬層IMC的保護層。當顯示裝置10進行環境惡化測試時，透過混合金屬層230的保護，可延緩介金屬層IMC老化成劣性合金（例如：Cu ₃Sn）。藉此，即便經過環境惡化測試，發光元件200仍可良好地固接於驅動背板100上，從而提升顯示裝置10的信賴性。

10:顯示裝置 100:驅動背板 110:基底 120:畫素驅動電路 130、140:複合金屬層 150:金屬層 160:第一金屬層 200:發光元件 212、214:電極 220、240:第二金屬層 230:混合金屬層 231:第一金屬材料 232:第二金屬材料 300:載板 310:黏著層 B1、B2:導電凸塊 IMC:介金屬層 L:雷射 P1、P2:接墊 T230、T240:厚度 z:方向

10:顯示裝置

100:驅動背板

110:基底

120:畫素驅動電路

130、140:複合金屬層

150:金屬層

160:第一金屬層

200:發光元件

212、214:電極

220、240:第二金屬層

230:混合金屬層

231:第一金屬材料

232:第二金屬材料

B1、B2:導電凸塊

IMC:介金屬層

P1、P2:接墊

T230、T240:厚度

z:方向

Claims

一種顯示裝置，包括：一驅動背板，包括：一基底；一畫素驅動電路，設置於該基底上；以及一接墊，電性連接至該畫素驅動電路，且具有一第一金屬層；一發光元件，包括：一電極；以及一導電凸塊，電性連接至該電極，其中該導電凸塊具有多個第二金屬層以及設置於該些第二金屬層之間的一混合金屬層，該混合金屬層包括相混合的一第一金屬材料及一第二金屬材料，該第一金屬材料及該第二金屬材料是以均勻或散亂的方式分佈於該混合金屬層中，該混合金屬層的該第一金屬材料與該些第二金屬層的每一者的一金屬材料相同，且該混合金屬層的該第二金屬材料與該些第二金屬層的每一者的該金屬材料不同；以及一介金屬層，其中該接墊的該第一金屬層、該介金屬層、該導電凸塊的該些第二金屬層的一者、該導電凸塊的該混合金屬層、該導電凸塊的該些第二金屬層的另一者及該電極在遠離該基底的一方向上依序堆疊。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該混合金屬層的該第二金屬材料與該接墊的該第一金屬層的一金屬材料不同。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該混合金屬層的該第一金屬材料及該第二金屬材料分別為錫及銀。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該導電凸塊的該混合金屬層的厚度大於該導電凸塊的該些第二金屬層的該者的厚度。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該介金屬層包括Cu₆Sn₅，其中該介金屬層的Sn的重量百分比大於該介金屬層的Cu的重量百分比。
如請求項5所述的顯示裝置，其中該介金屬層的Sn的重量百分比落在50%~70%的範圍，且該介金屬層的Cu的重量百分比落在30%~50%的範圍。
一種顯示裝置的製造方法，包括：提供一驅動背板，其中該驅動背板包括一基底、設置於該基底上的一畫素驅動電路以及電性連接至該畫素驅動電路的一接墊，且該接墊具有一第一金屬層；提供一發光元件，其中該發光元件包括一電極以及電性連接至該電極的一導電凸塊，該導電凸塊具有多個第二金屬層以及設置於該些第二金屬層之間的一混合金屬層，該混合金屬層包括相混合的一第一金屬材料及一第二金屬材料，該第一金屬材料及該第二金屬材料是以均勻或散亂的方式分佈於該混合金屬層中，該混合金屬層的該第一金屬材料與該些第二金屬層的每一者的一金屬材料相同，且該混合金屬層的該第二金屬材料與該些第二金屬層的每一者的該金屬材料不同；以及利用一雷射焊接該發光元件的該導電凸塊與該驅動背板的該接墊，以使該導電凸塊的該些第二金屬層的一者與該接墊的該第一金屬層共金接合。
如請求項7所述的顯示裝置的製造方法，其中提供該發光元件的步驟包括：於同一濺鍍工序中，將該第一金屬材料及該第二金屬材料同時沉積於該些第二金屬層的另一者上，以形成該混合金屬層。
如請求項7所述的顯示裝置的製造方法，其中該混合金屬層的該第二金屬材料與該接墊的該第一金屬層的一金屬材料不同。
如請求項7所述的顯示裝置的製造方法，其中該混合金屬層的該第一金屬材料及該第二金屬材料分別為錫及銀。
如請求項7所述的顯示裝置的製造方法，其中該導電凸塊的該混合金屬層的厚度大於該導電凸塊的該些第二金屬層的該者的厚度。