TWI811133B - 顯示面板 - Google Patents

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Abstract

一種顯示面板包括電路板、多個接合墊、多個發光元件以及多個焊料圖案。這些接合墊設置在電路板上，且各自包括第一金屬層與第二金屬層。第二金屬層位在第一金屬層與電路板之間。第一金屬層具有重疊於第二金屬層的開口。第一金屬層的材料不同於第二金屬層的材料。這些發光元件電性接合至這些接合墊。這些焊料圖案各自電性連接這些發光元件的其中一者與這些接合墊的其中一者。各個焊料圖案經由這些接合墊的其中該者的第一金屬層的開口接觸第二金屬層並形成共金接合。

Description

顯示面板
本發明是有關於一種顯示器，且特別是有關於一種顯示面板。
近年來，微型發光二極體顯示器（Micro LED Display）逐漸吸引各科技大廠的投資目光。除了低耗能及材料使用壽命長的優勢外，微型發光二極體顯示器還具有優異的光學表現，例如高色彩飽和度、應答速度快及高對比。為了取得較低的生產成本與較大的產品設計裕度，微型發光二極體顯示器的製造技術是採用晶粒轉移的方式，例如：晶粒製造商需先將客戶所需的微型發光二極體晶粒製作（或放置）在暫存基板上，客戶再依據不同的應用需求將存放在暫存基板上的微型發光二極體晶粒轉移至不同產品的驅動電路板上。
一般來說，在微型發光二極體與電路板的接合過程中，需要藉助焊料層來穩固微型發光二極體與電路板上的接合墊的接合關係。然而，焊料層與接合墊的材料若匹配性不佳，則容易造成焊料層溢流或接合不良的問題。也因此，限制了接合墊材料和焊料的選用彈性。如何增加接合材料的選用彈性，又能同時避免焊料溢流和接合不良的問題，是一個亟待解決的課題。
本發明提供一種顯示面板，其發光元件的接合良率較佳。
本發明的顯示面板，包括電路板、多個接合墊、多個發光元件以及多個焊料圖案。這些接合墊設置在電路板上，且各自包括第一金屬層與第二金屬層。第二金屬層位在第一金屬層與電路板之間。第一金屬層具有重疊於第二金屬層的開口。第一金屬層的材料不同於第二金屬層的材料。這些發光元件電性接合至這些接合墊。這些焊料圖案各自電性連接這些發光元件的其中一者與這些接合墊的其中一者。各個焊料圖案經由這些接合墊的其中該者的第一金屬層的開口接觸第二金屬層並形成共金接合。
基於上述，在本發明的一實施例的顯示面板中，用來接合發光元件的接合墊包含第一金屬層和第二金屬層的疊層結構，且這兩個金屬層的材料不相同。較靠近發光元件的第一金屬層設有顯露出部分第二金屬層的開口，焊料圖案可經由第一金屬層的此開口與第二金屬層相接觸並形成共金接合。透過上述接合墊的疊層與開口設計，除了能降低焊料圖案在接合過程中發生溢流而自發光元件與接合墊之間流失，還能穩固焊料圖案與接合墊間的共金接合關係。
本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、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，或例如±30%、±20%、±15%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」可依量測性質、切割性質或其它性質，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。
在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。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」可為二元件間存在其它元件。
此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件的「下」側的元件將被定向在其它元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「上面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。
本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或（and/or）公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制申請專利範圍。
現將詳細地參考本發明的示範性實施方式，示範性實施方式的實例說明於所附圖式中。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。
圖1是依照本發明的第一實施例的顯示面板的剖視示意圖。圖2是圖1的顯示面板的俯視示意圖。為清楚呈現，圖2省略了圖1的焊料圖案SP的繪示。請參照圖1及圖2，顯示面板10包括電路板100、多個接合墊BP1、多個接合墊BP2、多個發光元件200及多個焊料圖案SP。接合墊BP1和接合墊BP2設置在電路板100上，且電性連接電路板100。這些發光元件200電性接合至這些接合墊。
在本實施例中，發光元件200例如是覆晶式（flip-chip type）發光二極體，而沿著一方向（例如方向X）相鄰排列的一個接合墊BP1與一個接合墊BP2適於接合一個發光元件200。然而，本發明不限於此。在其他實施例中，發光元件也可以是垂直式（vertical type）發光二極體，而用於接合垂直式發光二極體的接合墊數量可以是一個。
為了電性導通發光元件200與接合墊（例如接合墊BP1和接合墊BP2），發光元件200與接合墊之間設有焊料圖案SP。焊料圖案SP除了能提供發光元件200與接合墊間的電性連接關係外，還能將發光元件200穩定地固定在電路板100上。
進一步而言，接合墊BP1和接合墊BP2各自包括材料彼此不同的第一金屬層ML1和第二金屬層ML2。第二金屬層ML2位在第一金屬層ML1與電路板100之間。特別注意的是，第一金屬層ML1對焊料圖案SP的材料的接觸角大於第二金屬層ML2對焊料圖案SP的材料的接觸角。較佳地，第一金屬層ML1對焊料圖案SP的材料的接觸角大於90度，第二金屬層ML2對焊料圖案SP的材料的接觸角小於90度。也就是說，焊料圖案SP在第二金屬層ML2上較容易潤濕（wetting），而在第一金屬層ML1上較容易內縮（De-wetting）而無法延展開來。
從另一觀點來說，第一金屬層ML1對焊料圖案SP的可焊性（solderability）小於第二金屬層ML2對焊料圖案SP的可焊性。較佳地，第一金屬層ML1對焊料圖案SP的可焊性小於50%，第二金屬層ML2對焊料圖案SP的可焊性大於95%。舉例來說，第一金屬層ML1的材料可包括鎢鎳（WNi），第二金屬層ML2的材料可包括銅（Cu）、鎳金（NiAu）、或上述的組合，而焊料圖案SP的材料可包括錫（Sn），但不以此為限。
特別注意的是，第一金屬層ML1具有開口OP。開口OP沿著兩金屬層的層疊方向（例如方向Z）重疊於第二金屬層ML2，並且暴露出第二金屬層ML2的部分表面ML2s。焊料圖案SP可經由第一金屬層ML1的開口OP接觸第二金屬層ML2並形成共金接合（eutectic bonding）。由於焊料圖案SP與第二金屬層ML2的共金接合穩定性高，可穩固發光元件200與接合墊的接合關係。
另一方面，由於第一金屬層ML1對焊料圖案SP的可焊性為低，在發光元件200與接合墊的接合過程中，焊料圖案SP較不容易在第一金屬層ML1上延展開。因此，在接合過程中，焊料圖案SP大致上可侷限在第一金屬層ML1的開口OP內。換句話說，可避免焊料圖案SP在接合過程中發生溢流而導致發光元件200與接合墊之間形成空腔，有助於確保發光元件200與接合墊之間的導通電性。
舉例來說，在本實施例中，發光元件200與接合墊的接合製程完成後，焊料圖案SP僅分布在第一金屬層ML1的開口OP內，並未覆蓋第一金屬層ML1背離第二金屬層ML2的表面ML1s，但不以此為限。
在本實施例中，發光元件200包括第一型半導體層210、發光層220、第二型半導體層230、元件電極241、元件電極242以及絕緣層250。發光層220夾設在第一型半導體層210與第二型半導體層230之間。第一型半導體層210例如是P型半導體層，第二型半導體層230例如是N型半導體層，而發光層220例如是多重量子井（multiple quantum well，MQW）層。需說明的是，第一型半導體層210、發光層220及第二型半導體層230各自的材料和結構可由本領域技術人員對於形成發光元件所周知的任一半導體層和任一發光層來實現，本發明並不以圖式揭示內容為限制。
進一步而言，絕緣層250覆蓋第一型半導體層210、發光層220及第二型半導體層230。元件電極241和元件電極242貫穿覆蓋絕緣層250以分別電性連接第一型半導體層210與第二型半導體層230。元件電極241和元件電極242沿著方向Z分別重疊於接合墊BP1和接合墊BP2的兩個開口OP。焊料圖案SP連接在發光元件200的元件電極與接合墊之間。
特別注意的是，在本實施例中，接合墊BP1和接合墊BP2各自的第一金屬層ML1的開口OP在電路板100上的正投影面積可大於元件電極241和元件電極242各自在電路板100上的正投影面積，但不以此為限。在另一未繪示的實施例中，接合墊的第一金屬層的開口在電路板100上的正投影面積也可大致上等於發光元件的元件電極在電路板100上的正投影面積。
在本實施例中，第一金屬層ML1還具有定義開口OP的開口邊緣OPe。元件電極241和元件電極242各自具有電極邊緣DEe。第一金屬層ML1的開口邊緣OPe與元件電極的電極邊緣DEe在電路板100上的兩個正投影沿著至少一方向具有最短間距，且所述最短間距可大於或等於5微米且小於或等於13微米。
舉例來說，在本實施例中，第一金屬層ML1的開口OP和發光元件200的元件電極在電路板100上的正投影輪廓可以是矩形。第一金屬層ML1的開口邊緣OPe與元件電極的電極邊緣DEe在電路板100上的兩個正投影沿著方向X具有最短間距Sx，且沿著方向Y具有最短間距Sy。最短間距Sx與最短間距Sy可相同也可不同。
然而，本發明不限於此。根據其他實施例，第一金屬層的開口和發光元件的元件電極在電路板上的正投影輪廓可彼此不同，且分別是圓形、正方形、或其他合適的形狀。
另一方面，為了滿足不同的出光光型需求，發光元件200在第二型半導體層230背離電路板100的表面230s可選擇性地設有多個光學微結構280，但不以此為限。
以下將列舉另一些實施例以詳細說明本揭露，其中相同的構件將標示相同的符號，並且省略相同技術內容的說明，省略部分請參考前述實施例，以下不再贅述。
圖3是依照本發明的第二實施例的顯示面板的剖視示意圖。請參照圖3，本實施例的顯示面板10A與圖1的顯示面板10的差異在於：焊料圖案在接合墊上的延展狀態不同。具體而言，不同於圖1的焊料圖案SP，本實施例的焊料圖案SP-A可進一步延展至開口OP外並接觸第一金屬層ML1的表面ML1s。特別說明的是，本實施例的焊料圖案SP-A與第一金屬層ML1的接觸面積增加，有助於形成焊料圖案SP-A與第一金屬層ML1的共金接合關係。換句話說，除了第二金屬層ML2與焊料圖案SP-A的共金接合外，透過第一金屬層ML1與焊料圖案SP-A的共金接合，可以進一步穩固發光元件200與接合墊的接合關係。
圖4是依照本發明的第三實施例的顯示面板的剖視示意圖。圖5是圖4的顯示面板的俯視示意圖。請參照圖4及圖5，本實施例的顯示面板10B與圖1的顯示面板10的差異在於：第一金屬層的開口的配置方式不同。舉例來說，在本實施例中，接合墊BP1-A和接合墊BP2-A各自的第一金屬層ML1-A的開口OP-A是開放式的開口。亦即，第一金屬層ML1-A定義開口OP-A的開口邊緣並未圍繞發光元件200的元件電極設置。
從另一觀點來說，接合墊BP1-A和接合墊BP2-A各自的第一金屬層ML1-A並不具有延伸在元件電極241和元件電極242之間的部分。因此，本實施例的焊料圖案SP-B可進一步地往接合墊BP1-A和接合墊BP2-A的間隙延展，並增加焊料圖案SP-B與第二金屬層ML2的接觸面積，使焊料圖案SP-B與接合墊的接合關係更為穩固。特別說明的是，當顯示面板10B的畫素解析度越高時，上述開口OP-A的設計可以有效提升發光元件200與接合墊的接合強度。
綜上所述，在本發明的一實施例的顯示面板中，用來接合發光元件的接合墊包含第一金屬層和第二金屬層的疊層結構，且這兩個金屬層的材料不相同。較靠近發光元件的第一金屬層設有顯露出部分第二金屬層的開口，焊料圖案可經由第一金屬層的此開口與第二金屬層相接觸並形成共金接合。透過上述接合墊的疊層與開口設計，除了能降低焊料圖案在接合過程中發生溢流而自發光元件與接合墊之間流失，還能穩固焊料圖案與接合墊間的共金接合關係。
10、10A、10B:顯示面板 100:電路板 200:發光元件 210:第一型半導體層 220:發光層 230:第二型半導體層 230s、ML1s、ML2s:表面 241、242:元件電極 250:絕緣層 280:光學微結構 BP1、BP2、BP1-A、BP2-A:接合墊 DEe:電極邊緣 ML1、ML1-A:第一金屬層 ML2:第二金屬層 OP、OP-A:開口 OPe:開口邊緣 SP、SP-A、SP-B:焊料圖案 Sx、Sy:最短間距 X、Y、Z:方向
圖1是依照本發明的第一實施例的顯示面板的剖視示意圖。 圖2是圖1的顯示面板的俯視示意圖。 圖3是依照本發明的第二實施例的顯示面板的剖視示意圖。 圖4是依照本發明的第三實施例的顯示面板的剖視示意圖。 圖5是圖4的顯示面板的俯視示意圖。
10:顯示面板
100:電路板
200:發光元件
210:第一型半導體層
220:發光層
230:第二型半導體層
230s、ML1s、ML2s:表面
241、242:元件電極
250:絕緣層
280:光學微結構
BP1、BP2:接合墊
ML1:第一金屬層
ML2:第二金屬層
OP:開口
SP:焊料圖案
X、Z:方向

Claims (10)

  1. 一種顯示面板，包括： 一電路板； 多個接合墊，設置在該電路板上，各該些接合墊包括一第一金屬層與一第二金屬層，該第二金屬層位在該第一金屬層與該電路板之間，該第一金屬層具有重疊於該第二金屬層的一開口，該第一金屬層的材料不同於該第二金屬層的材料； 多個發光元件，電性接合至該些接合墊；以及 多個焊料圖案，各自電性連接該些發光元件的其中一者與該些接合墊的其中一者，各該些焊料圖案經由該些接合墊的其中該者的該第一金屬層的該開口接觸該第二金屬層並形成共金接合。
  2. 如請求項1所述的顯示面板，其中該第一金屬層對該些焊料圖案的材料的接觸角大於該第二金屬層對該些焊料圖案的材料的接觸角。
  3. 如請求項2所述的顯示面板，其中該第一金屬層對該些焊料圖案的材料的接觸角大於90度，該第二金屬層對該些焊料圖案的材料的接觸角小於90度。
  4. 如請求項1所述的顯示面板，其中該第一金屬層對該些焊料圖案的可焊性小於該第二金屬層對該些焊料圖案的可焊性。
  5. 如請求項4所述的顯示面板，其中該第一金屬層對該些焊料圖案的可焊性小於50%，該第二金屬層對該些焊料圖案的可焊性大於95%。
  6. 如請求項1所述的顯示面板，其中各該些焊料圖案還接觸該些接合墊的其中該者的該第一金屬層並形成共金接合。
  7. 如請求項6所述的顯示面板，其中各該些接合墊的該第一金屬層具有背離該第二金屬層的一表面，且各該些焊料圖案還接觸該些接合墊的其中該者的該第一金屬層的該表面。
  8. 如請求項1所述的顯示面板，其中各該些發光元件設有一元件電極，該元件電極重疊於該些接合墊的其中一者的該第一金屬層的該開口，該第一金屬層的該開口在該電路板上的正投影面積大於或等於該元件電極在該電路板上的正投影面積。
  9. 如請求項8所述的顯示面板，其中該第一金屬層還具有定義該開口的一開口邊緣，該元件電極具有一電極邊緣，且該第一金屬層的該開口邊緣與該元件電極的該電極邊緣在該電路板上的兩正投影沿著至少一方向具有一最短間距，該最短間距大於或等於5微米且小於或等於13微米。
  10. 如請求項1所述的顯示面板，其中該第一金屬層的材料包括鎢鎳，該第二金屬層的材料包括銅。
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