TWI840169B - 微型發光二極體像素結構及其形成方法 - Google Patents

微型發光二極體像素結構及其形成方法 Download PDF

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Abstract

本揭露提供微型發光二極體像素結構及其形成方法。微型發光二極體像素結構包括微型發光二極體晶粒、重分佈線路層、可撓性材料層、第一硬遮罩圖案、絕緣層以及焊墊。微型發光二極體晶粒彼此並排設置。重分佈線路層設置於微型發光二極體晶粒的電極面上並與其電性連接。可撓性材料層覆蓋微型發光二極體晶粒的出光面和重分佈線路層。第一硬遮罩圖案設置於可撓性材料層下方且圍繞焊墊，第一硬遮罩圖案的邊緣對齊可撓性材料層的邊緣。絕緣層設置於重分佈線路層與第一硬遮罩圖案之間。焊墊設置於重分佈線路層之下且電性連接重分佈線路層。

Description

微型發光二極體像素結構及其形成方法
本揭露是關於微型發光二極體像素結構及其形成方法，特別是關於具有高切割效率的微型發光二極體的微型發光二極體像素結構及其形成方法。
由於發光二極體具有低耗電的優點，發光二極體(light-emitting diode,LED)顯示螢幕成為顯示技術領域的主流。然而，在發光二極體顯示螢幕製程期間，由紅、綠、藍三原色發光二極體組合而成的像素結構會因為發光二極體本身元件厚度及尺寸無法進一步微縮，使現有的發光二極體的像素結構難以達到小間距、大發光面積、高製程良率和低成本的目標。
因此，仍需要進一步改良發光二極體像素結構及其形成方法，以製造出符合產品需求的顯示裝置。
本揭露一些實施例提供一種微型發光二極體像素 裝結構。微型發光二極體像素結構包括多個微型發光二極體晶粒、多個重分佈線路層、可撓性材料層、第一硬遮罩圖案、絕緣層以及多個焊墊。多個微型發光二極體晶粒彼此並排設置，其中微型發光二極體晶粒各自包括電極面和出光面。多個重分佈線路層設置於微型發光二極體晶粒的電極面上並分別與微型發光二極體晶粒電性連接。可撓性材料層覆蓋微型發光二極體晶粒的出光面和重分佈線路層。第一硬遮罩圖案設置於可撓性材料層下方，其中在剖面圖中，第一硬遮罩圖案的第一邊緣對齊可撓性材料層的第二邊緣。絕緣層設置於重分佈線路層與第一硬遮罩圖案之間。多個焊墊設置於重分佈線路層之下且電性連接重分佈線路層，其中第一硬遮罩圖案圍繞焊墊。
本揭露一些實施例提供一種微型發光二極體像素裝結構。微型發光二極體像素結構包括多個微型發光二極體晶粒、多個重分佈線路層、可撓性材料層、第一硬遮罩圖案、絕緣層以及多個焊墊。多個微型發光二極體晶粒彼此並排設置，其中微型發光二極體晶粒各自包括電極面和出光面。多個重分佈線路層設置於微型發光二極體晶粒的電極面上並分別與微型發光二極體晶粒電性連接。可撓性材料層覆蓋微型發光二極體晶粒的出光面和重分佈線路層。第一硬遮罩圖案設置於可撓性材料層上方，其中在剖面圖中，第一硬遮罩圖案的第一邊緣對齊可撓性材料層的第二邊緣。絕緣層設置於重分佈線路層之下。多個焊墊設置於重分佈線路層之下且電 性連接重分佈線路層，其中絕緣層圍繞焊墊。
本揭露一些實施例提供一種微型發光二極體像素裝結構的形成方法。微型發光二極體像素結構的形成方法包括提供第一載板；塗佈第一黏著層於第一載板的表面上；形成第一硬遮罩圖案於第一載板上，其中第一硬遮罩圖案具有多個開口，以暴露第一黏著層；形成多個焊墊於第一載板上，其中焊墊透過開口接觸第一黏著層；形成絕緣層於第一硬遮罩圖案和於焊墊上，其中絕緣層具有多個導通孔，以暴露焊墊；形成多個重分佈線路層於絕緣層上，其中重分佈線路層透過導通孔電性連接焊墊；將多個微型發光二極體晶粒轉移至第一載板上，並與重分佈線路層電性連接；形成可撓性材料層，覆蓋微型發光二極體晶粒和重分佈線路層；將可撓性材料層貼附至第二載板，其中第二載板具有第二黏著層，且可撓性材料層接觸第二黏著層；移除第一載板和第一黏著層；進行非等向性蝕刻製程，移除未被第一硬遮罩圖案覆蓋的可撓性材料層，其中進行非等向性蝕刻製程之後，在剖面圖中，第一硬遮罩圖案的第一邊緣對齊可撓性材料層的第二邊緣；以及移除第二載板和第二黏著層。
本揭露一些實施例提供一種微型發光二極體像素裝結構的形成方法。微型發光二極體像素結構的形成方法包括提供第一載板；塗佈第一黏著層於第一載板的表面上；形成多個焊墊於第一載板上；形成絕緣層於第一黏著層和於焊墊上，其中絕緣層具有多個導通孔，以暴露焊墊；形成多個重分佈線路層於絕緣層上， 其中重分佈線路層透過導通孔電性連接焊墊；將多個微型發光二極體晶粒轉移至第一載板上，並與重分佈線路層電性連接；形成可撓性材料層，覆蓋微型發光二極體晶粒和重分佈線路層；形成第一硬遮罩圖案於可撓性材料層上；進行非等向性蝕刻製程，移除未被第一硬遮罩圖案覆蓋的可撓性材料層，其中進行非等向性蝕刻製程之後，在剖面圖中，第一硬遮罩圖案的第一邊緣對齊可撓性材料層的第二邊緣；以及移除第一載板和第一黏著層。
200,260:載板
200E,210E,212E,250E,310E:邊緣
201:表面
204,264,304:黏著層
206P1,206P2,206P3,206P4:焊墊
206P1B,206P2B,210B,212B:底面
210,310:硬遮罩圖案
211a1,211a2:開口
212,224:絕緣層
214a1,214a2:導通孔
220,220-1,220-2,320,320-1,320-2,320-3,320-4,320-5:重分佈線路層
220-1S1,220-2S1:第一側
220-1S2,220-2S2:第二側
230,330:微型發光二極體晶粒
230P1,230P2,330P1,330P2:電極
230T:電極面
230B:出光面
250,250P:可撓性材料層
250T,310T:頂面
340:控制元件
340P1,340P2,340P3,340P4,340P5:接觸墊
400:非等向性蝕刻製程
500A,500B,500C,500D,500E,500F:微型發光二極體像素結構
DL:資料線
SL:選擇線
VSS:接地端
VDD:電源供應端
當與所附圖式一起閱讀時，從以下詳細描述中可以更加理解本發明實施例的觀點。應注意的是，依據在業界的標準做法，各種特徵並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，可任意地放大或縮小元件的尺寸，以清楚地表現出本發明實施例的特徵。
第1圖為本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構的俯視示意圖。
第2A、2B、2C圖為沿第1圖所示的本揭露一些實施例之發光二極體像素結構的A-A’切線的剖面示意圖。
第3圖為本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構的俯視示意圖。
第4圖為第3圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構的等效電路示意圖。
第5A、5B、5C圖為沿第3圖所示的本揭露一些實施例之發光二極體像素結構的A-A’切線的剖面示意圖。
第6A-6J圖為形成如第2A圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構在不同階段的剖面示意圖。
第7A-7D圖為形成如第2B圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構在不同階段的剖面示意圖。
第8A-8C圖為形成如第2B圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構在不同階段的剖面示意圖。
第9A-9G圖為形成如第2C圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構在不同階段的剖面示意圖。
以下參照本發明實施例之圖式以更全面地闡述本揭露。然而，本揭露亦可以各種不同的實施方式實現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層與區域的厚度可能會為了清楚起見而放大，並且在各圖式中相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件。
本揭露實施例提供一種微型發光二極體像素結構及其形成方法。微型發光二極體像素結構包括設置於可撓性材料層的最頂層或最底層的硬遮罩圖案，並搭配非等向性的電漿切割(plasma dicing)製程，以提高切割製程的精準度及切割後微型發 光二極體像素結構的側壁輪廓平整度，進一步提高微型發光二極體像素結構的製程良率，也因切割損失減少而提升微型發光二極體像素結構的單位面積產出。
第1圖為本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構的500A、500B、500C俯視示意圖。第2A圖為沿第1圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構500A的A-A’切線的剖面示意圖。微型發光二極體像素結構500A包括多個微型發光二極體晶粒230(包括電極230P1和230P2)、重分佈線路層220、可撓性材料層250P、硬遮罩圖案210、絕緣層212以及焊墊206P1和206P2。為了方便說明，第1圖僅顯示微型發光二極體晶粒230、電極230P1和230P2、焊墊206P1和206P2、重分佈線路層220以及硬遮罩圖案210，而可撓性材料層250P、絕緣層212以及其餘部件可見於第2A圖的剖面示意圖。
如第1、2A圖所示，多個微型發光二極體晶粒230彼此並排設置在絕緣層212上，且各自包括彼此相對的電極面230T和出光面230B。微型發光二極體晶粒230各自包括設置在電極面230T上的電極230P1、230P2。在一些實施例中，電極230P1、230P2具有相反極性。舉例來說，電極230P1為陰極，且電極230P2為陽極。在一些實施例中，多個微型發光二極體晶粒230各自發出不同波長光線，以形成一個像素(pixel)單元。舉例來說，發出不同色光的微型發光二極體晶粒230可包括發出紅光的微型發光二極體 晶粒、發出綠光的微型發光二極體晶粒、發出藍光的微型發光二極體晶粒，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，微型發光二極體晶粒230包括多個例如發出藍光(blue light)或紫外光(ultraviolet(UV)light)之發出相同波長光線的微型發光二極體晶粒，且分別被不同成份的螢光粉或量子點材料包覆，以吸收微型發光二極體晶粒發出的光線並轉換為紅光、綠光或藍光，以形成一個像素(pixel)單元。在一些實施例中，微型發光二極體晶粒230的出光面230B可為粗糙面，以增加微型發光二極體像素結構500A的發光效率。在一些實施例中，電極230P1和230P2包括鉻(Cr)、鋁(Al)、鎳(Ni)、金(Au)、鉑(Pt)、錫(Sn)、銅(Cu)或上述之組合的導電材料，且可利用例如蒸鍍或電鍍的鍍覆製程及後續的圖案化製程形成。
重分佈線路層220設置於每一個微型發光二極體晶粒230的電極面230T上並與相應的微型發光二極體晶粒230電性連接。在一些實施例中，電性連接至同一個微型發光二極體晶粒230的重分佈線路層220包括彼此分離的重分佈線路層220-1、220-2。並且，重分佈線路層220-1具有彼此相對的第一側220-1S1和第二側220-1S2，重分佈線路層220-2具有彼此相對的第一側220-2S1和第二側220-2S2。在同一個微型發光二極體晶粒230中，重分佈線路層220-1的第二側220-1S2接觸微型發光二極體晶粒230的電極230P1，重分佈線路層220-2的第二側220-2S2接觸微型發光二 極體晶粒230的電極230P2。重分佈線路層220做為微型發光二極體像素結構500A的內連線結構，用以將微型發光二極體晶粒230的原電性接點位置扇出繞線至微型發光二極體像素結構500A的指定位置。在一些實施例中，重分佈線路層220包括例如鉻(Cr)、鋁(Al)、鎳(Ni)、金(Au)、鉑(Pt)、錫(Sn)、銦(In)、銅(Cu)、鎳鈷鋁(NCA)三元材料、異方性導電膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)或上述之組合的導電材料膜層堆疊，且可利用例如蒸鍍或電鍍的鍍覆製程或塗佈製程形成。
除了重分佈線路層220之外，微型發光二極體像素結構500A的內連線結構還包括絕緣層212以及焊墊206P1、206P2、206P3、206P4。如第2A圖所示，絕緣層212設置於重分佈線路層220-1、220-2的第一側220-1S1、220-2S1。焊墊206P1、206P2、206P3、206P4設置於絕緣層212上且位於重分佈線路層220-1、220-2之下，並分别電性連接至穿過絕緣層212的重分佈線路層220-1、220-2，並用以電性連接外部電路(圖未顯示)。舉例來說，在第1圖的實施例中，三個微型發光二極體晶粒230的電極230P1(例如陰極)藉由同一重分佈線路層220-1電性連接至左下角的焊墊206P1，而每一個微型發光二極體晶粒230的電極230P2(例如陽極)藉由不同的重分佈線路層220-2電性連接至右上角、右下角和左上角的三個焊墊206P2、206P3、206P4，使微型發光二極體像素結構500A的三個發光二極體晶粒230成為三個陽極及一個共 陰極的設計。在一些實施例中，也可以將三個發光二極體晶粒230的陰極與陽極的極性完全反轉，形成三個陰極及一個共陽極的設計。在一些實施例中，可在重分佈線路層220和絕緣層212上設置分散式布拉格反射鏡層，以增加微型發光二極體像素結構500A的發光效率。在一些實施例中，絕緣層212包括聚醯亞胺(PI)、環氧樹脂(epoxy)、苯並環丁烯(Benzocyclobutene，BCB)等具有低介電常數以良好及階梯覆蓋性的絕緣材料，且可利用例如旋轉塗佈(spin coating)、噴塗(spray coating)等塗佈製程形成。在一些實施例中，焊墊206P1、206P2、206P3、206P4和重分佈線路層220-1、220-2可具有相同或類似的材料和形成方式。
如第2A圖所示，可撓性材料層250P覆蓋並接觸微型發光二極體晶粒230的出光面230B和重分佈線路層220-1、220-2的第二側220-1S2、220-2S2，並且，可撓性材料層250P圍繞微型發光二極體晶粒230以及絕緣層212。在一些實施例中，可撓性材料層250P包括具有良好光穿透率(光穿透率例如大於90%)的可撓性材料，例如甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚間苯二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚醯胺(polyamide，PA)、聚羧酸酯(polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(polyimide，PI)、環氧樹脂(epoxy)、矽膠(silicone)、聚二甲 基矽氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)或上述任兩者以上之組合，且可利用例如貼膜、噴塗、模鑄等方式形成。
如第2A圖所示，微型發光二極體像素結構500A還包括設置於重分佈線路層220-1、220-2的第二側220-1S2、220-2S2和微型發光二極體晶粒230的電極面230T之間的絕緣層224。絕緣層224接觸重分佈線路層220和可撓性材料層250P。並且，絕緣層224圍繞微型發光二極體晶粒230的電極230P1、230P2，以提供電極230P1、230P2之間的電性絕緣。在一些實施例中，絕緣層212、224可具有相同或類似的材料和製程。
硬遮罩圖案210設置於可撓性材料層250P、重分佈線路層220和絕緣層212下方，以使絕緣層212設置於重分佈線路層220與硬遮罩圖案210之間。並且，硬遮罩圖案210圍繞焊墊206P1、206P2。在第2A圖所示的剖面圖中，硬遮罩圖案210的邊緣210E對齊可撓性材料層250P的邊緣250E，且絕緣層212的邊緣212E位於硬遮罩圖案210的邊緣210E內，使硬遮罩圖案210接觸可撓性材料層250P。在本實施例中，硬遮罩圖案210位於微型發光二極體像素結構500A的最底層，且可撓性材料層250P位於微型發光二極體像素結構500A的最頂層。如第2A圖所示，硬遮罩圖案210具有遠離可撓性材料層250P的底面210B。焊墊206P1、206P2各自具有遠離該些重分佈線路層220的底面206P1B、206P2B。硬遮罩圖案210的底面210B與焊墊206P1、206P2的底面206P1B、 206P2B齊平並共同構成微型發光二極體像素結構500A的底面。並且，可撓性材料層250P的頂面250T構成微型發光二極體像素結構500A的頂面。
硬遮罩圖案210可在用以形成最終微型發光二極體像素結構500A的切割製程(例如電漿切割的非等向性蝕刻製程)中做為遮罩，以提高微型發光二極體像素結構的切割效率。在一些實施例中，硬遮罩圖案210包括具有良好光穿透率的材料，且其材質不同於絕緣層212的材質。舉例來說，當絕緣層212包括聚醯亞胺(PI)、環氧樹脂(epoxy)、苯並環丁烯(BCB)時，硬遮罩圖案210可包括二氧化矽。另外，在一些實施例中，硬遮罩圖案210與可撓性材料層250P的蝕刻選擇比在1：10至1：1000之間。另外，焊墊206P1、206P2與可撓性材料層250P的蝕刻選擇比可在1：10至1：200之間。在形成最終微型發光二極體像素結構500A的切割製程中，硬遮罩圖案210(以及焊墊206P1、206P2)可利用其與可撓性材料層250P的高蝕刻選擇比做為遮罩，以定義最終微型發光二極體像素結構500A的俯視幾何形狀和尺寸。在一些實施例中，硬遮罩圖案210可依據微型發光二極體像素結構的幾何形狀設計而具有任意的俯視形狀，例如多邊形、圓形、橢圓形或其他幾何形狀；亦可將微型發光二極體像素結構的邊緣(由可撓性材料層250P的邊緣250E和硬遮罩圖案210的邊緣210E構成)透過硬遮罩圖案210的設計，蝕刻出凹凸狀的形貌，使其在俯視圖中具有例如郵票狀、波浪狀或鋸 齒狀的凹凸邊緣。在一些實施例中，硬遮罩圖案210利用例如電漿輔助性化學氣相沉積(PECVD)的沉積製程及後續的圖案化製程形成。
第2B圖為沿第1圖所示的本揭露一些實施例之發光二極體像素結構500B的A-A’切線的剖面示意圖，圖中與第1、2A圖相同或相似之元件符號表示相同或相似之元件。在一些實施例中，用於定義發光二極體像素結構的硬遮罩圖案可位於微型發光二極體像素結構的最頂層和最底層。如第2B圖所示，發光二極體像素結構500B與發光二極體像素結構500A的不同處為發光二極體像素結構500B還包括設置於可撓性材料層250P上方的硬遮罩圖案310，使硬遮罩圖案310位於微型發光二極體像素結構500B的最頂層，且硬遮罩圖案210與焊墊206P1、206P2位於微型發光二極體像素結構500B的最底層。如第2B圖所示，可撓性材料層250P具有遠離硬遮罩圖案210的頂面250T，且硬遮罩圖案310覆蓋且接觸頂面250T，使硬遮罩圖案310的頂面310T構成微型發光二極體像素結構500B的頂面。另外，硬遮罩圖案210的底面210B與焊墊206P1、206P2的底面206P1B、206P2B齊平並共同構成微型發光二極體像素結構500B的底面。如第2B圖所示，硬遮罩圖案210的邊緣210E可對齊硬遮罩圖案310的邊緣310E以及可撓性材料層250P的邊緣250E。在一些實施例中，位於微型發光二極體像素結構500B中的硬遮罩圖案210、310可具有相同或類似的材料、製程以及俯視 形狀。
第2C圖為沿第1圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構500C的A-A’切線的剖面示意圖，圖中與第1、2A、2B圖相同或相似之元件符號表示相同或相似之元件。在一些實施例中，用於定義微型發光二極體像素結構的硬遮罩圖案可位於微型發光二極體像素結構的最頂層。在一些實施例中，由於結構只包含硬遮罩310，第1圖中的硬遮罩210與開口211a1、211a2的標示可忽略。如第2C圖所示，微型發光二極體像素結構500C與微型發光二極體像素結構500A的不同處為微型發光二極體像素結構500C包括設置於可撓性材料層250P上方的硬遮罩圖案310，使硬遮罩圖案310位於微型發光二極體像素結構500C的最頂層。換句話說，硬遮罩圖案310的頂面310T構成微型發光二極體像素結構500C的頂面。另外，絕緣層212具有遠離微型發光二極體晶粒230的底面212B，且絕緣層212的底面212B與焊墊206P1、206P2的底面206P1B、206P2B齊平並共同構成微型發光二極體像素結構500C的底面。並且，硬遮罩圖案310的邊緣310E對齊可撓性材料層250P的邊緣250E。在一些實施例中，硬遮罩圖案210、310可具有相同或類似的材料、製程以及俯視形狀。
第3圖為本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構的俯視示意圖，其包括微型發光二極體像素結構500D、500E、500F。與第1圖類似，在一些實施例中，硬遮罩圖案並未包含開口(例 如，微型發光二極體像素結構500F)，此時，第3圖中的開口標示(例如，211a1、211a2)可忽略。第4圖為第3圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構500D、500E、500F的等效電路示意圖。第5A、5B、5C圖分別為沿第3圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構500D、500E、500F的A-A’切線的剖面示意圖。圖中與第1、2A、2B、2C圖相同或相似之元件符號表示相同或相似之元件。微型發光二極體像素結構500D、500E、500F將控制元件和多個微型發光二極體整合為像素封裝體，可使微型發光二極體各別/獨立地被控制。第5A、5B、5C圖所示的微型發光二極體像素結構500D、500E、500F與第2A、2B、2C圖所示的微型發光二極體像素結構500A、500B、500C微型發光二極體像素結構500D的不同處為微型發光二極體像素結構500D、500E、500F包括多個微型發光二極體晶粒330、控制元件340、重分佈線路層320(包括重分佈線路層320-1、320-2、320-3、320-4、320-5)。
如第3圖所示，上述多個微型發光二極體晶粒330各自包括電極330P1、330P2。在一些實施例中，微型發光二極體晶粒230、330可包括相同或類似的結構，且可包括相同或不同的尺寸。舉例來說，微型發光二極體晶粒230、330可具有相同的結構，且微型發光二極體晶粒330的尺寸可小於微型發光二極體晶粒230的尺寸。
如第5A、5B、5C圖所示，控制元件340設置於微 型發光二極體晶粒330與焊墊206P1、206P2之間，且可藉由黏著層304固著在硬遮罩圖案210上。控制元件340與微型發光二極體晶粒330電性連接，用以驅動微型發光二極體晶粒330發光。在一些實施例中，控制元件340包括由兩個電晶體(TFT，T)和一個電容(Capacitor，C)組成的2T1C電路。如第4圖所示，上述電路電性連接於電源供應端VDD和接地端VSS之間，且由選擇線(select line)SL和資料線(data line)DL控制掃描電壓信號及資料電壓信號的輸入，以控制微型發光二極體晶粒330的發光。
在一些實施例中，控制元件340包括多個接觸墊，例如接觸墊340P1、340P2、340P3、340P4、340P5。控制元件340的接觸墊340P1可與相應的微型發光二極體晶粒330的電極330P2電性連接。並且，控制元件340的接觸墊340P2、340P3、340P4、340P5可分別與外部電路的接地端VSS、電源供應端VDD、資料電壓信號源、掃描電壓信號源電性連接。
如第3圖所示，在一些實施例中，重分佈線路層320-1可將每一個微型發光二極體晶粒330的電極330P1(陰極)和控制元件340的接觸墊340P2電性連接至焊墊206P1，以藉由焊墊206P1電性連接外部電路的接地端VSS。重分佈線路層320-2可將每一個微型發光二極體晶粒330的電極330P2(陽極)各自電性連接至控制元件340中對應的接觸墊340P1，以使控制元件340電性控制微型發光二極體晶粒330。重分佈線路層320-3可將控制元件340的 接觸墊340P3電性連接至焊墊206P2，以藉由焊墊206P2電性連接外部電路的電源供應端VDD。重分佈線路層320-4可將控制元件340的接觸墊340P4電性連接至焊墊206P3，以藉由焊墊206P3電性連接外部電路的資料電壓信號源。重分佈線路層320-5可將控制元件340的接觸墊340P5電性連接至焊墊206P4，以藉由焊墊206P4電性連接外部電路的掃描電壓信號源。
以下說明微型發光二極體像素結構的形成方法。為了方便說明，第6A-6J、7A-7D、8A-8C、9A-9G圖繪示一個微型發光二極體像素結構(一個像素單元)的形成方法，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，微型發光二極體像素結構的形成方法可形成多個週期性排列的微型發光二極體像素結構。
在一些實施例中，可將硬遮罩圖案形成於微型發光二極體像素結構的最底層，以從像素結構的底面進行電漿蝕刻製程切割可撓性材料層以形成分離的微型發光二極體像素結構。第6A-6J圖為形成如第2A圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構500A在不同階段的剖面示意圖。如第6A圖所示，首先，提供載板200。載板200用以承載後續轉移於載板200的表面201上的微型發光二極體晶粒。在一些實施例中，載板200的材質包括玻璃、藍寶石、透明高分子或上述之組合。接著，形成黏著層204於載板200的表面201上，形成方式例如為塗佈。黏著層204用以將後續形成的焊墊(或微型發光二極體像素結構的中間結構)黏附於載 板200的表面201上。在一些實施例中，黏著層204包括聚醯亞胺(polyimide，PI)、環氧樹脂(epoxy)、矽膠(silicone)等具黏著力且其與載板200的界面易於在後續移除製程(例如雷射剝離(laser lift off，LLO))中被解離破壞之高分子材料。
接著，如第6B圖所示，進行沉積製程及後續的圖案化製程，形成硬遮罩圖案210於載板200上。硬遮罩圖案210具有多個開口211a1、211a2，以暴露黏著層204。在一些實施例中，硬遮罩圖案210的邊緣210E可內縮於載板200的邊緣200E內。換句話說，硬遮罩圖案210的邊緣210E比載板200的邊緣200E更接近載板200的中央，因此，位於邊緣200E附近的一部分的載板200未被硬遮罩圖案210覆蓋。
接著，如第6C圖所示，進行鍍覆製程及後續的圖案化製程，形成多個焊墊206P1、206P2於載板200上。焊墊206P1、206P2被硬遮罩圖案210圍繞，且透過硬遮罩圖案210的開口211a1、211a2接觸黏著層204。換句話說，焊墊206P1、206P2藉由黏著層204與載板200接合。
在一些實施例中，第6B、6C圖所示的製程順序可以互換，意即在塗佈黏著層204之後，形成多個焊墊206P1、206P2於黏著層204上，之後形成硬遮罩圖案210於黏著層204和焊墊206P1、206P2上。硬遮罩圖案210具有多個開口211a1、211a2，以分別暴露焊墊206P1、206P2。
接著，如第6D圖所示，進行塗佈製程及後續的圖案化製程，形成絕緣層212於硬遮罩圖案210和於焊墊206P1、206P2上。絕緣層212具有多個導通孔214a1、214a2，以暴露焊墊206P1、206P2。在一些實施例中，絕緣層212的邊緣212E可內縮於硬遮罩圖案210的邊緣210E內。換句話說，絕緣層212的邊緣212E比硬遮罩圖案210的邊緣210E更接近載板200的中央，因此，鄰近邊緣210E的一部分硬遮罩圖案210未被絕緣層212覆蓋。或者，在一些實施例中，絕緣層212的邊緣212E可不內縮於硬遮罩圖案210的邊緣210E內，且與相鄰微型發光二極體像素結構(中間結構)的絕緣層212連接在一起。
接著，如第6E圖所示，進行鍍覆製程及後續的圖案化製程，形成多個重分佈線路層220-1、220-2於絕緣層212上。重分佈線路層220-1、220-2覆蓋部分絕緣層212。並且，重分佈線路層220-1、220-2透過導通孔214a1、214a2電性連接相應的焊墊206P1、206P2。
接著，如第6F圖所示，可藉由例如印章轉移(stamp transfer)、雷射轉移(laser transfer)等巨量轉移(mass transfer)方式，將多個微型發光二極體晶粒230轉移至載板200上。微型發光二極體晶粒230的電極230P1、230P2與重分佈線路層220-1、220-2電性連接。並且，於微型發光二極體晶粒230和重分佈線路層220-1、220-2之間的間隙填充絕緣層224。
接著，如第6G圖所示，進行貼膜、塗佈或模鑄製程，形成可撓性材料層250，覆蓋微型發光二極體晶粒230和重分佈線路層220-1、220-2。在一些實施例中，可撓性材料層250覆蓋絕緣層212、硬遮罩圖案210和黏著層204，且圍繞硬遮罩圖案210的邊緣210E。
接著，如第6H圖所示，可利用貼膜機進行貼附製程，將可撓性材料層250貼附至載板260。在一些實施例中，載板260具有黏著層264，且可撓性材料層250接觸黏著層264。在一些實施例中，載板200、260包括相同或類似的材質。黏著層264包括紫外光解黏膠帶(UV tape)、聚醯亞胺(polyimide，PI)、環氧樹脂(epoxy)、矽膠(silicone)等具黏著力且其與載板260的界面易於在後續移除製程(例如雷射剝離(laser lift off，LLO))中被解離破壞之高分子材料。接著，進行移除製程，移除載板200，使黏著層204暴露出來。在一些實施例中，載板200的移除製程包括雷射剝離(laser debonding)或其他適當的移除製程。
接著，如第6I圖所示，進行另一移除製程，移除黏著層204，使硬遮罩圖案210的底面210B、焊墊206P1、206P2的底面206P1B、206P2B以及未被硬遮罩圖案210和焊墊206P1、206P2覆蓋的可撓性材料層250暴露出來。在一些實施例中，黏著層204的移除製程包括化學蝕刻、電漿蝕刻或其他適當的移除製程。
接著，如第6J圖所示，進行非等向性蝕刻製程(切 割製程)400，移除未被硬遮罩圖案210覆蓋的可撓性材料層250直到暴露出黏著層264為止，以形成可撓性材料層250P。在一些實施例中，非等向性蝕刻製程包括例如電漿蝕刻的乾蝕刻製程，且可使用氧氣做為電漿蝕刻的蝕刻劑。在以氧氣做為蝕刻劑的電漿蝕刻製程中，可利用硬遮罩圖案210與可撓性材料層250的高蝕刻選擇比(在1：10至1：1000之間)，以硬遮罩圖案210(以及焊墊206P1、206P2)做為蝕刻遮罩對可撓性材料層250進行非等向性蝕刻製程。進行非等向性蝕刻製程之後，在第6J圖所示的剖面圖中，硬遮罩圖案210的邊緣210E對齊可撓性材料層250P的邊緣250E。
最後，進行移除製程，從可撓性材料層250P移除載板260和黏著層264，形成如第2A圖所示的微型發光二極體像素結構500A。在一些實施例中，使用相同或類似的移除製程移除載板200、260，且使用相同或類似的移除製程移除黏著層204、264。
在一些實施例中，可將硬遮罩圖案形成於最終微型發光二極體像素結構的最頂層和最底層，且從微型發光二極體像素結構的中間結構的底面進行電漿蝕刻製程切割像素結構。第7A-7D圖為形成如第2B圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構500B在不同階段的剖面示意圖，圖中與第1、2A-2C、3、4、5A-5C、6A-6J圖相同或相似之元件符號表示相同或相似之元件。
在一些實施例中，依序進行如第6A-6G圖所示製程之後，再如第7A圖所示，以沉積及圖案化製程形成硬遮罩圖案310 於可撓性材料層250上。在一些實施例中，硬遮罩圖案310覆蓋部分可撓性材料層250。在本實施例中，硬遮罩圖案310的邊緣310E可對齊硬遮罩圖案210的邊緣210E。
接著，如第7B圖所示，進行類似第6H圖所示的製程，將硬遮罩圖案310和可撓性材料層250貼附至載板260。在一些實施例中，黏著層264同時接觸硬遮罩圖案310和可撓性材料層250。之後移除載板200，使黏著層204暴露出來。
接著，如第7C、7D圖所示，依序進行類似第6I、6J圖所示的製程，移除黏著層204，然後進行非等向性蝕刻製程(切割製程)400，移除未被硬遮罩圖案210覆蓋的可撓性材料層250以形成可撓性材料層250P。進行非等向性蝕刻製程之後，在第7D圖所示的剖面圖中，硬遮罩圖案210的邊緣210E對齊可撓性材料層250P的邊緣250E以及硬遮罩圖案310的邊緣310E。
最後，進行移除製程，從硬遮罩圖案310移除載板260和黏著層264，形成如第2B圖所示的微型發光二極體像素結構500B。
在一些實施例中，可將硬遮罩圖案形成於最終微型發光二極體像素結構的最頂層和最底層，且從微型發光二極體像素結構的中間結構的頂面進行電漿蝕刻製程切割像素結構。第8A-8C圖為形成如第2B圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構500B在不同階段的剖面示意圖，圖中與第1、2A-2C、3-4、 5A-5C、6A-6J、7A-7D圖相同或相似之元件符號表示相同或相似之元件。
如第8A圖所示，依序進行如第6A-6G、7A圖所示製程之後，進行非等向性蝕刻製程(切割製程)400，移除未被硬遮罩圖案310覆蓋的可撓性材料層250直到暴露出黏著層204為止，以形成可撓性材料層250P。進行非等向性蝕刻製程之後，在第8A圖所示的剖面圖中，硬遮罩圖案310的邊緣310E對齊可撓性材料層250P的邊緣250E以及硬遮罩圖案210的邊緣210E。
接著，如第8B、8C圖所示，進行類似第7B、7C圖所示的製程，將硬遮罩圖案310和可撓性材料層250P貼附至載板260，然後移除載板200和黏著層204。
最後，進行移除製程，從硬遮罩圖案310移除載板260和黏著層264，形成如第2B圖所示的微型發光二極體像素結構500B。
在一些實施例中，可將硬遮罩圖案形成於最終微型發光二極體像素結構的最頂層，且從微型發光二極體像素結構的中間結構的頂面進行電漿蝕刻製程切割像素結構。第9A-9G圖為形成如第2C圖所示的本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構500C在不同階段的剖面示意圖，圖中與第1、2A-2C、3-4、5A-5C、6A-6J、7A-7D、8A-8C圖相同或相似之元件符號表示相同或相似之元件。
如第9A圖所示，依序進行如第6A圖所示製程之後，進行鍍覆製程及後續的圖案化製程，形成多個焊墊206P1、206P2於載板200上且接觸黏著層204。
接著，如第9B圖所示，進行類似第6D圖所示的製程，形成絕緣層212於黏著層204和於焊墊206P1、206P2上。絕緣層212具有多個導通孔214a1、214a2，以暴露焊墊206P1、206P2。
接著，如第9C圖所示，進行類似第6E圖所示的製程，形成多個重分佈線路層220-1、220-2於絕緣層212上。重分佈線路層220-1、220-2覆蓋部分絕緣層212。並且，重分佈線路層220-1、220-2透過導通孔214a1、214a2電性連接相應的焊墊206P1、206P2。
接著，如第9D圖所示，進行類似第6F圖所示的製程，將多個微型發光二極體晶粒230轉移至載板200上，並與該些重分佈線路層220-1、220-2電性連接。
接著，如第9E圖所示，進行類似第6G圖及第7A圖所示的製程，形成可撓性材料層250，覆蓋微型發光二極體晶粒230和該些重分佈線路層220-1、220-2。然後，形成硬遮罩圖案310於可撓性材料層250上。在一些實施例中，絕緣層212的邊緣212E可內縮於硬遮罩圖案310的邊緣310E內側。或者，在一些實施例中，絕緣層212的邊緣212E可不內縮於硬遮罩圖案310的邊緣310E內側，且與相鄰微型發光二極體像素結構的絕緣層212連接在一起。
接著，如第9F圖所示，進行類似第8A圖所示的製程，進行非等向性蝕刻製程400，移除未被硬遮罩圖案310覆蓋的可撓性材料層250，以形成可撓性材料層250P，且形成多個分離的微型發光二極體像素結構。進行非等向性蝕刻製程之後，在第9F圖所示的剖面圖中，硬遮罩圖案310的邊緣310E對齊可撓性材料層250P的邊緣250E。
接著，如第9G圖所示，進行移除製程，移除載板200，使黏著層204暴露出來。
最後，進行另一移除製程，移除黏著層204，形成如第2C圖所示的微型發光二極體像素結構500C。
如第5A、5B圖所示，在形成微型發光二極體像素結構500D、500E的實施例中，進行類似第6A-6C圖所示製程以形成焊墊206P1、206P2之後，可塗佈黏著層304於焊墊206P1、206P2之間的硬遮罩圖案210上。接著，藉由例如印章轉移(stamp transfer)、雷射轉移(laser transfer)等巨量轉移(mass transfer)方式，將控制元件340設置於載板200上，且使控制元件340的接觸墊340P1、340P2、340P3、340P4、340P5遠離焊墊206P1、206P2。另外，進行類似第6D圖所示製程形成絕緣層212之後，可形成多個重分佈線路層320-1、320-2、320-3於絕緣層212上，使控制元件340透過重分佈線路層320-2與微型發光二極體晶粒330電性連接。接著，依序進行類似第6F-6J圖所示製程，以形成 微型發光二極體像素結構500D。或者，依序進行類似第6F、6G、7A-7D圖(或第6F、6G、7A、8A-8C圖)所示製程，以形成微型發光二極體像素結構500E。
如第5C圖所示，在形成微型發光二極體像素結構500F的實施例中，進行類似第9A圖所示製程形成焊墊206P1、206P2之後，可塗佈黏著層304於焊墊206P1、206P2之間的黏著層204上。接著，藉由例如印章轉移(stamp transfer)、雷射轉移(laser transfer)等巨量轉移(mass transfer)方式，將控制元件340設置在塗佈於焊墊206P1、206P2之間的黏著層304上。在一些實施例中，也可不塗佈黏著層304，而是藉由黏著層204將控制元件340設置於焊墊206P1、206P2之間。如此一來，在移除黏著層204後(第9G圖)，控制元件304的底面會與絕緣層212的底面212B以及焊墊206P1、206P2的底面206P1B、206P2B齊平並共同構成微型發光二極體像素結構500F的底面。另外，進行類似第9B圖所示製程形成絕緣層212之後，可形成多個重分佈線路層320-1、320-2、320-3於絕緣層212上。接著，依序進行類似第9C-9G圖所示製程，以形成微型發光二極體像素結構500E。
本揭露實施例提供微型發光二極體像素結構及其形成方法。相較於習知發光二極體像素結構的切割製程(singulation process)(例如雷射切割(laser cutting)、鑽石輪鋸割(dicing saw))，本揭露一些實施例之微型發光二極體像素結構將 硬遮罩圖案形成於像素結構的最底層及/或最頂層做為蝕刻遮罩，以從像素結構的底面及/或頂面進行例如電漿蝕刻的非等向性蝕刻製程切割像素結構，利用硬遮罩圖案與可撓性材料層的高蝕刻選擇比，可精確定義最終微型發光二極體像素結構的俯視形狀和尺寸且不破壞微型發光二極體像素結構的側壁輪廓，可提高微型發光二極體像素結構的製程良率。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
210E,212E,250E:邊緣
206P1,206P2:焊墊
206P1B,206P2B,210B:底面
210:硬遮罩圖案
212,224:絕緣層
220,220-1,220-2:重分佈線路層
220-1S1,220-2S1:第一側
220-1S2,220-2S2:第二側
230:微型發光二極體晶粒
230P1,230P2:電極
230T:電極面
230B:出光面
250P:可撓性材料層
250T:頂面
500A:微型發光二極體像素結構

Claims (14)

  1. 一種微型發光二極體像素結構，包括：多個微型發光二極體晶粒，彼此並排設置，其中該些微型發光二極體晶粒各自包括一電極面和一出光面；多個重分佈線路層，設置於該些微型發光二極體晶粒的該些電極面上並分別與該些微型發光二極體晶粒電性連接；一可撓性材料層，覆蓋該些微型發光二極體晶粒的該些出光面和該些重分佈線路層；一第一硬遮罩圖案，設置於該可撓性材料層下方，其中在一剖面圖中，該第一硬遮罩圖案的一第一邊緣對齊該可撓性材料層的一第二邊緣；一絕緣層，設置於該些重分佈線路層與該第一硬遮罩圖案之間；以及多個焊墊，設置於該些重分佈線路層之下且電性連接該些重分佈線路層，其中該第一硬遮罩圖案圍繞該些焊墊；其中，該第一硬遮罩圖案與該可撓性材料層的蝕刻選擇比在1：10至1：1000之間。
  2. 如請求項1之微型發光二極體像素結構，其中該微型發光二極體像素結構具有一第一底面，而該第一硬遮罩圖案具有遠離該可撓性材料層的一第二底面，且該些焊墊各自具有遠離該些重分佈線路層的一第三底面，其中該第二底面與該些第三底面齊平 並共同構成該第一底面。
  3. 如請求項1之微型發光二極體像素結構，更包括：一第二硬遮罩圖案，設置於該可撓性材料層上，其中該可撓性材料層具有遠離該些重分佈線路層的一第一頂面，其中該第二硬遮罩圖案覆蓋該第一頂面。
  4. 一種微型發光二極體像素結構，包括：多個微型發光二極體晶粒，彼此並排設置，其中該些微型發光二極體晶粒各自包括一電極面和一出光面；多個重分佈線路層，設置於該些微型發光二極體晶粒的該些電極面上並分別與該些微型發光二極體晶粒電性連接；一可撓性材料層，覆蓋該些微型發光二極體晶粒的該些出光面和該些重分佈線路層；一第一硬遮罩圖案，設置於該可撓性材料層上方，其中在一剖面圖中，該第一硬遮罩圖案的一第一邊緣對齊該可撓性材料層的一第二邊緣；一絕緣層，設置於該些重分佈線路層之下；以及多個焊墊，設置於該些重分佈線路層之下且電性連接該些重分佈線路層，其中該絕緣層圍繞該些焊墊；其中，該第一硬遮罩圖案與該可撓性材料層的蝕刻選擇比在1：10至1：1000之間。
  5. 如請求項1或4之微型發光二極體像素結構，其中該 絕緣層具有一第三邊緣，其中在該剖面圖中，該第三邊緣位於該第一邊緣內。
  6. 如請求項1或4之微型發光二極體像素結構，其中該第一硬遮罩圖案的材質不同於該絕緣層的材質。
  7. 如請求項1或4之微型發光二極體像素結構，其中該第一硬遮罩圖案包括二氧化矽。
  8. 如請求項1或4之微型發光二極體像素結構，更包括：一控制元件，設置於該些微型發光二極體晶粒與該些焊墊之間，且與該些微型發光二極體晶粒電性連接。
  9. 如請求項1或4之微型發光二極體像素結構，其中該微型發光二極體像素結構的俯視形狀包括多邊形、圓形或橢圓形。
  10. 如請求項1或4之微型發光二極體像素結構，其中在一俯視圖中，該可撓性材料層的該第二邊緣為一凹凸邊緣。
  11. 一種微型發光二極體像素結構的形成方法，包括：提供一第一載板；塗佈一第一黏著層於該第一載板的一表面上；形成一第一硬遮罩圖案於該第一載板上，其中該第一硬遮罩圖案具有多個開口，以暴露該些第一黏著層；形成多個焊墊於該第一載板上，其中該些焊墊透過該些開口接觸該第一黏著層； 形成一絕緣層於該第一硬遮罩圖案和於該些焊墊上，其中該絕緣層具有多個導通孔，以暴露該些焊墊；形成多個重分佈線路層於該絕緣層上，其中該些重分佈線路層透過該些導通孔電性連接該些焊墊；將多個微型發光二極體晶粒轉移至該第一載板上，並與該些重分佈線路層電性連接；形成一可撓性材料層，覆蓋該些微型發光二極體晶粒和該些重分佈線路層；將該可撓性材料層貼附至一第二載板，其中該第二載板具有一第二黏著層，且該可撓性材料層接觸該第二黏著層；移除該第一載板和該第一黏著層；進行一非等向性蝕刻製程，移除未被該第一硬遮罩圖案覆蓋的該可撓性材料層，其中進行該非等向性蝕刻製程之後，在一剖面圖中，該第一硬遮罩圖案的一第一邊緣對齊該可撓性材料層的一第二邊緣；以及移除該第二載板和該第二黏著層；其中，該第一硬遮罩圖案與該可撓性材料層的蝕刻選擇比在1：10至1：1000之間。
  12. 如請求項11之微型發光二極體像素結構的形成方法，更包括：在形成該可撓性材料層之後，於該可撓性材料層上形成一第二硬 遮罩圖案。
  13. 一種微型發光二極體像素結構的形成方法，包括：提供一第一載板；塗佈一第一黏著層於該第一載板的一表面上；形成多個焊墊於該第一載板上；形成一絕緣層於該第一黏著層和於該些焊墊上，其中該絕緣層具有多個導通孔，以暴露該些焊墊；形成多個重分佈線路層於該絕緣層上，其中該些重分佈線路層透過該些導通孔電性連接該些焊墊；將多個微型發光二極體晶粒轉移至該第一載板上，並與該些重分佈線路層電性連接；形成一可撓性材料層，覆蓋該些微型發光二極體晶粒和該些重分佈線路層；形成一第一硬遮罩圖案於該可撓性材料層上；進行一非等向性蝕刻製程，移除未被該第一硬遮罩圖案覆蓋的該可撓性材料層，其中進行該非等向性蝕刻製程之後，在一剖面圖中，該第一硬遮罩圖案的一第一邊緣對齊該可撓性材料層的一第二邊緣；以及移除該第一載板和該第一黏著層；其中，該第一硬遮罩圖案與該可撓性材料層的蝕刻選擇比在1：10至1：1000之間。
  14. 如請求項11或13之微型發光二極體像素結構的形成方法，更包括：形成該些重分佈線路層之前，將一控制元件設置於該第一載板上，該控制元件設置於該些微型發光二極體晶粒與該些焊墊之間，且透過該些重分佈線路層與該些微型發光二極體晶粒電性連接。
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