TWI729846B - 發光裝置 - Google Patents
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Abstract
一種發光裝置,包括電路基板、第一發光二極體以及第一固定結構。電路基板包括基板、第一接墊、平坦層以及第一電性連接材料。第一接墊以及平坦層位於基板上。平坦層具有重疊於第一接墊的第一開口。第一電性連接材料位於第一開口中,且電性連接至第一接墊。第一發光二極體位於平坦層上,且接觸第一電性連接材料。第一固定結構位於第一發光二極體與平坦層之間。第一固定結構在基板上的垂直投影位於第一發光二極體在基板上的垂直投影中。
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。
發光二極體(Light Emitting Diode;LED)為一種發光元件,其具低功耗、高亮度、高解析度及高色彩飽和度等特性,因而適用於構建發光二極體顯示面板之畫素結構。
將發光二極體搬運到具有畫素電路之驅動基板上的技術稱為巨量轉移(Mass Transfer)。現有技術在轉移發光二極體時,容易產生發光二極體轉置錯誤的問題,導致顯示裝置中部分的畫素不能正常運作,嚴重地影響顯示裝置的顯示品質。
本發明提供一種發光裝置,可以改善轉移製程良率不足的問題。
本發明的一種發光裝置,包括電路基板、第一發光二極體以及第一固定結構。電路基板包括基板、第一接墊、平坦層以
及第一電性連接材料。第一接墊以及平坦層位於基板上。平坦層具有重疊於第一接墊的第一開口。第一電性連接材料位於第一開口中,且電性連接至第一接墊。第一發光二極體位於平坦層上,且接觸第一電性連接材料。第一固定結構位於第一發光二極體與平坦層之間。第一固定結構在基板上的垂直投影位於第一發光二極體在基板上的垂直投影中。
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h:發光裝置
100:電路基板
110:基板
122:第一接墊
124:第二接墊
126:第三接墊
128:第四接墊
130:平坦層
142:第一電性連接材料
144:第二電性連接材料
146:第三電性連接材料
148:第四電性連接材料
150:保護層
200:第一發光二極體
200a:第二發光二極體
210:第一半導體層
220:第二半導體層
230:第三半導體層
242:第一電極
244:第二電極
250:絕緣層
300:第一固定結構
310a:第二固定結構
310:第一層
320:第二層
D1:方向
H2、H2’、H2a、H2b、H2c、H2d:高度
O1:第一開口
O2:第二開口
O3:第三開口
O4:第四開口
T1、T2、T2’、T3、T4:厚度
W1、W2、W2’、W3、W4、W5、W6:寬度
圖1A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1B是圖1A的一種發光裝置的仰視示意圖。
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6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7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8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9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1A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1B是圖1A的一種發光裝置的仰視示意圖。
請參考圖1A與圖1B,發光裝置10包括電路基板100、第一發光二極體200以及第一固定結構300。
電路基板100包括基板110、第一接墊122、平坦層130以及第一電性連接材料142。在本實施例中,電路基板100還包括第二接墊124、第二電性連接材料144以及保護層150。
第一接墊122以及第二接墊124位於基板110上。在一些實施例中,第一接墊122以及第二接墊124中的一者電性連接至薄膜電晶體,另一者電性連接至共用訊號線,但本發明不以此為限。第一接墊122以及第二接墊124的材料包括金屬、金屬氧化物、金屬氮化物或其他導電材料。
平坦層130位於基板110上。在一些實施例中,平坦層130的材料包括光阻或其他合適的材料。平坦層130具有重疊於第
一接墊122的第一開口O1以及重疊於第二接墊124的第二開口O2。保護層150位於平坦層130的表面,且覆蓋第一開口O1的側壁以及第二開口O2的側壁。在一些實施例中,保護層150的材料包括氮化矽、氧化矽或其他合適的材料。在一些實施例中,保護層150適用於在圖案化第一固定結構300的製程中保護平坦層130。在本實施例中,第一開口O1以及第二開口O2具有寬度W1,寬度W1例如為1微米至20微米。在本實施例中,第一開口O1與第二開口O2之間之平坦層130的寬度W4為1微米至60微米,且平坦層130的厚度T1為1微米至4微米。
第一電性連接材料142位於第一開口O1中,且電性連接至第一接墊122。第二電性連接材料144位於第二開口O2中,且電性連接至第二接墊124。在本實施例中,第一電性連接材料142與第二電性連接材料144的材料包括銲料、導電膠或其他合適的材料。
第一發光二極體200位於平坦層130上,且接觸第一電性連接材料142以及第二電性連接材料144。在本實施例中,第一發光二極體200為水平式發光二極體,且包括第一半導體層210、第二半導體層220、第三半導體層230、第一電極242、第二電極244以及絕緣層250。第二半導體層220重疊於第一半導體層210。第一電極242位於第二半導體層220上,且透過位於第二半導體層220上的絕緣層250的開口而電性連接至第二半導體層。第三半導體層230重疊於第一半導體層210。第二電極244位於第三半
導體層230上,且透過位於第二半導體層220以及第三半導體層230之間的絕緣層250的開口而電性連接至第一半導體層210。在本實施例中,第二半導體層220的厚度約等於第三半導體層230的厚度,藉此減少第一電極242與第二電極244之間的高低差。絕緣層250覆蓋部分一半導體層210、第二半導體層220以及第三半導體層230。
在一些實施例中,第一半導體層210的材料包括N型半導體材料,且第三半導體層230與第二半導體層220的材料包括P型半導體材料。在一些實施例中,第一電極242與第二電極244的材料包括金、銀、銅或其他金屬材料。在一些實施例中,第一發光二極體200之發光面積受限於第一半導體層210與第二半導體層220的重疊面積,因此,增加第二半導體層220的面積有助於提升第一發光二極體200之發光面積。在一些實施例中,第二半導體層220的面積大於第三半導體層220的面積。在本實施例中,第一電極242的寬度W5為1微米至20微米。
在本實施例中,第一發光二極體200以覆晶的方式接合於電路基板100,其中第一電極242與第二電極244分別電性連接至第一電性連接材料142以及第二電性連接材料144。在本實施例中,第一電極242在垂直基板110的方向D1上重疊於第一開口O1,且第二電極244在垂直基板110的方向D1上重疊於第二開口O2,藉此能減小單一子畫素的面積。
第一固定結構300位於第一發光二極體200與平坦層130
之間。第一固定結構300在基板110上的垂直投影位於第一發光二極體200在基板110上的垂直投影中。在本實施例中,部分第一固定結構300垂直投影於基板110的位置位於第一電極242垂直投影於基板110的位置以及第二電極244垂直投影於基板110的位置之間,且能減少第一電極242與第二電極244短路的機率。在本實施例中,第一固定結構300垂直投影於基板110的位置位於第二半導體層220垂直投影於基板110的位置以及第三半導體層230垂直投影於基板110的位置之間。在一些實施例中,第一固定結構300的兩側分別接觸第一發光二極體200以及電路基板100。第一固定結構300在垂直基板110的方向D1上不重疊於(或不完全重疊於)第一電性連接材料142以及第二電性連接材料144,增加第一發光二極體200與電路基板100導通的機率。
第一固定結構300為單層或多層結構。在本實施例中,第一固定結構300包括第一層310以及重疊於第一層310的第二層320。第一層310的材料不同於第二層320的材料。在一些實施例中,第一層310與第二層320中的至少一者為厚度小於1微米的光阻層或氧化矽層。在本實施例中,第一層310為可黏著的膠材,且第二層320為厚度小於1微米的光阻層或氧化矽層,第二層320可以更佳的調整第一層310的高度位置。在一些實施例中,第一固定結構300的厚度T2為0.7微米至4微米。第一固定結構300的厚度及材料會影響第一固定結構300在熱壓製程中的壓縮量以及支撐力,當第二層320為厚度小於1微米的光阻層或氧化
矽層時第一固定結構300能有較佳的支撐力。
第一固定結構300有助於第一發光二極體200之定位,使第一發光二極體200即使不需要熱壓製程也能接觸第一電性連接材料142以及第二電性連接材料144。此外,第一固定結構300可以降低熱壓製程時不同顆發光二極體受壓不均勻的問題。
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1A和圖1B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,在本實施例中,發光裝置10a的電路基板100更包括第三接墊126、第四接墊128、第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148。第三接墊126以及第四接墊128位於基板110上。平坦層具有重疊於第三接墊126的第三開口O3以及重疊於第四接墊128的第四開口O4。第三電性連接材料以及第四電性連接材料148分別位於第三開口O3以及第四開口O4中。第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148分別電性連接至第三接墊126以及第四接墊128。
在本實施例中,透過轉置製程(例如巨量轉移)將第一發光二極體200以及第二發光二極體200a轉移至電路基板100上。第二發光二極體200a包括第一半導體層210、第二半導體層220、第三半導體層230、第一電極242、第二電極244以及絕緣
層250。在本實施例中,第二發光二極體200a的結構類似於第一發光二極體200的結構,相關描述可參考圖1A之實施例,於此不再贅述。在本實施例中,第一發光二極體200在轉置製程後對準預定的位置,而第二發光二極體200a在轉置製程後沒有對準預定的位置,因此,第二發光二極體200a沒辦法正確的電性連接至電路基板100。
第二固定結構300a位於第二發光二極體200a與電路基板100之間。在本實施例中,第二固定結構300a的兩側分別接觸第二發光二極體200a與電路基板100。
在本實施例中,第一開口O1、第二開口O2、第三開口O3以及第四開口O4在靠近基板110處具有寬度W2,寬度W2為1微米至20微米。第一開口O1、第二開口O2、第三開口O3以及第四開口O4在遠離基板110處具有寬度W3,而寬度W3大於寬度W2。寬度W3例如為1微米至20微米。
在本實施例中,第一電性連接材料142、第二電性連接材料144、第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148在靠近基板110處具有寬度W2’,且第一電性連接材料142、第二電性連接材料144、第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148具有高度H2’。寬度W2’為1微米至20微米,且高度H2’為1微米至4微米。寬度W2縮小能減少開口中之電性連接材料的體積,並增加電性連接材料的高度H2’,藉此提升製程裕度。在本實施例中,高度H2’大於第一開口O1、第二開口O2、第三開口O3以及
第四開口O4的深度H2。在本實施例中,第一開口O1與第二開口O2之間之平坦層130(或第三開口O3與第四開口O4之間之平坦層130)的寬度W4為1微米至60微米,且平坦層130的厚度T1為1微米至4微米。
在本實施例中,第一電極242的寬度W5為1微米至20微米。
在本實施例中,第一固定結構300的厚度T2以及第二固定結構300a的厚度T2’為0.7微米至4微米。在一些實施例中,第一固定結構300的厚度T2與第二固定結構300a的厚度T2’相同或不同。
本實施例之開口的寬度W2相較於圖1A的實施例之開口的寬度W1小。因此,沒有正確對位之第二發光二極體200a不容易接觸位於第三開口O3中的第三電性連接材料146以及位於第四開口O4中的第四電性連接材料148,使第二發光二極體200a之第一電極242與第二電極244不會在熱壓製程後共熔接合至第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148。因此,不需要移除第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148就可以將第二發光二極體200a提起,藉此降低修復製程的難度。此外,由於第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148的成分沒有在熱壓製程後改變,因此,第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148可以在後續的修復製程中與修復用的發光二極體共熔接合,不需要重新設置新的第三電性連接材料146以及第四電性連
接材料148。
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2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,在發光裝置10b中,第一電性連接材料142、第二電性連接材料144、第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148在靠近基板110處具有寬度W2’,且第一電性連接材料142、第二電性連接材料144、第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148具有高度H2’。寬度W2’為1微米至20微米,且高度H2’為1微米至4微米。在本實施例中,高度H2’例如小於或等於第一開口O1、第二開口O2、第三開口O3以及第四開口O4的深度H2。在本實施例中,第一開口O1與第二開口O2之間之平坦層130(或第三開口O3與第四開口O4之間之平坦層130)的寬度W4為1微米至60微米,且平坦層130的厚度T1為1微米至4微米。
在本實施例中,第一電極242的寬度W5為1微米至20微米。在一些實施例中,第一發光二極體200之發光面積受限於第一半導體層210與第二半導體層220的重疊面積,因此,增加第二半導體層220的面積有助於提升第一發光二極體200之發光面積。在一些實施例中,第二半導體層220的面積大於第三半導
體層220的面積。
在本實施例中,第一固定結構300的厚度T2以及第二固定結構300a的厚度T2’為0.7微米至4微米。
藉由使前述電性連接材料、平坦層的開口以及固定結構互相搭配,可以提升發光裝置製程的良率,使發光二極體不易脫落。此外,在一些實施例中,修復用的發光二極體可以電性連接至第三接墊126以及第四接墊128,不需要額外設置專門用於修復的接墊以及導線,藉此減小單一子畫素的面積。
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3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,在發光裝置10c中,第一開口O1以及第二開口O2在靠近基板110處的寬度W2小於對應之第一電極242的寬度W5與第二電極244的寬度,藉此能增加電性連接材料的高度H2’,使電極與電性連接材料的接觸面積可以更大。。
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3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,在發光裝置10d中,平坦層130重疊於第一固定結構300處的厚度T1’小於平坦層130其他位置的厚度T1。在一些實施例中,厚度T1以及厚度T1’為1微米至4微米。
在本實施例中,第一開口O1與第二開口O2之間的平坦層130具有厚度T1’,而第一開口O1與第二開口O2外側的平坦層130具有厚度T1。
圖6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6的實施例沿用圖1A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6,在發光裝置10e中,第一發光二極體200為水平式發光二極體,且包括第一半導體層210、第二半導體層220、第一電極242、第二電極244以及絕緣層250。第二半導體層220重疊於第一半導體層210。第一電極242位於第二半導體層220上。第二電極244位於第一半導體層210上。絕緣層250覆蓋部分一半導體層210以及第二半導體層220。
在本實施例中,第一發光二極體200以覆晶的方式接合於電路基板100,其中第一電極242與第二電極244分別電性連接至第一電性連接材料142以及第二電性連接材料144a。在本實施例中,第二電性連接材料144a未填入平坦層130的開口中。第二電性連接材料144a例如透過其他導線而電性連接至電路基板100
的接墊。在本實施例中,第二電性連接材料144a的體積較第一電性連接材料142小。
第一固定結構300位於第一發光二極體200與平坦層130之間。第一固定結構300在基板110上的垂直投影位於第一發光二極體200在基板110上的垂直投影中。在本實施例中,第一固定結構300重疊於第二半導體層220。
圖7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7的實施例沿用圖1A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,在發光裝置10f中,第一固定結構300從第一半導體層210上延伸至第三半導體層230側面及/或第二半導體層220側面。在本實施例中,第一固定結構300部分重疊於第二開口O2,且覆蓋部分第二電極244。在其他實施例中,第一固定結構300部分重疊於第一開口O1,且覆蓋部分第一電極242。
基於上述,第一固定結構300增加覆蓋第一發光二極體200的面積可以提升第一固定結構300的固定能力。
圖8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8的實施例沿用圖7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8,在發光裝置10g中,第一固定結構300從第一半導體層210上延伸至第三半導體層230側面及第二半導體層220側面。在本實施例中,第一固定結構300部分重疊於第一開口O1以及第二開口O2,且覆蓋部分第二電極244。
基於上述,第一固定結構300增加覆蓋第一發光二極體200的面積可以提升第一固定結構300的固定能力。
圖9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9的實施例沿用圖5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9,在發光裝置10h中,第一發光二極體200以及第二發光二極體200a為水平式發光二極體。第一發光二極體200以及第二發光二極體200a以覆晶的方式接合於電路基板100。第一發光二極體200接觸第一電性連接材料142以及第二電性連接材料144,第二發光二極體200a接觸第三電性連接材料146以及第四電性連接材料148。
在本實施例中,第一發光二極體200與第二發光二極體200a具有不同的結構。舉例來說,第一發光二極體200具備第三半導體層230,而第二發光二極體200a不具備第三半導體層,且第一發光二極體200的第一電極242與第二發光二極體200a的第
二電極244位於相同或不同的水平高度,而第二發光二極體200a的第一電極242與第二發光二極體200a的第二電極244位於不同的水平高度。
第一發光二極體200的厚度T3不同於第二發光二極體200a的厚度T4。在本實施例中,第一發光二極體200的厚度T3大於第二發光二極體200a的厚度T4。第一開口O1的深度H2a大於第二開口O2的深度H2b、第三開口O3的深度H2c以及第四開口O4的深度H2d。藉由調整開口深度,使第一發光二極體200的底面B1與第二發光二極體200a的底面B2位於不同水平高度,因此,第一發光二極體200與第二發光二極體200a在熱壓製程中所受到的壓力不相同。在一些實施例中,第二發光二極體200a(例如紅色發光二極體)包含容易因為壓力而受損的材料,由於第一發光二極體200的底面B1與第二發光二極體200a的底面B2位於不同水平高度,第二發光二極體200a在熱壓製程中受力較小,改善第二發光二極體200a因為壓力而受損的問題,藉此提高熱壓製程的製程裕度。
10:發光裝置
100:電路基板
110:基板
122:第一接墊
124:第二接墊
130:平坦層
142:第一電性連接材料
144:第二電性連接材料
150:保護層
200:第一發光二極體
210:第一半導體層
220:第二半導體層
230:第三半導體層
242:第一電極
244:第二電極
250:絕緣層
300:第一固定結構
310:第一層
320:第二層
D1:方向
O1:第一開口
O2:第二開口
T1、T2:厚度
W1、W4、W5:寬度
Claims (15)
- 一種發光裝置,包括:一電路基板,包括:一基板;一第一接墊與一第二接墊,位於該基板上;一平坦層,位於該基板上,且具有重疊於該第一接墊的一第一開口以及重疊於該第二接墊的一第二開口;一第一電性連接材料,位於該第一開口中,且電性連接至該第一接墊;以及一第二電性連接材料,位於該第二開口中,且電性連接至該第二接墊;一第一發光二極體,位於該平坦層上,且接觸該第一電性連接材料以及該第二電性連接材料;以及一第一固定結構,位於該第一發光二極體與該平坦層之間,且該第一固定結構在該基板上的垂直投影位於該第一發光二極體在該基板上的垂直投影中,該第一固定結構重疊於該第一開口與該第二開口之間的該平坦層,且該第一固定結構接觸該電路基板與該第一發光二極體以支撐該第一發光二極體。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該第一固定結構包括一第一層以及重疊於該第一層的一第二層。
- 如請求項2所述的發光裝置,其中該第一層的材料不同於該第二層的材料。
- 如請求項3所述的發光裝置,其中該第一層與該第二層中的至少一者為厚度小於1微米的光阻層或氧化矽層。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該第一固定結構的厚度為0.7微米至4微米。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該第一開口與該第二開口之間之該平坦層的寬度為1微米至60微米,且該平坦層的厚度為1微米至4微米。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該第一開口的深度不同於該第二開口的深度。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該電路基板更包括:一第三接墊,位於該基板上,且該平坦層具有重疊於該第三接墊的一第三開口;以及一第三電性連接材料,位於該第三開口中,且電性連接至該第三接墊;其中該發光裝置更包括:一第二發光二極體,位於該平坦層上,且接觸該第三電性連接材料,其中該第一發光二極體的厚度不同於該第二發光二極體的厚度。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該第一固定結構部分重疊於該第一開口。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該第一發光二極體的一第一電極的寬度為1微米至20微米。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該第一固定結構覆蓋該第一發光二極體的部分第二電極。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該第一電性連接材料的高度為1微米至4微米。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該第一開口在靠近該基板處的寬度小於該第一發光二極體之一第一電極的寬度。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中該電路基板更包括:一保護層,位於該平坦層的表面,且覆蓋該第一開口的側壁。
- 如請求項1所述的發光裝置,其中部分該第一固定結構垂直投影於該基板的位置位於該第一發光二極體之一第一電極垂直投影於該基板的位置以及該第一發光二極體之一第二電極垂直投影於該基板的位置之間。
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