TWI842489B - 顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置包括驅動背板及發光元件。驅動背板具有第一接墊及第二接墊。發光元件設置於驅動背板上。發光元件包括第一半導體層、第二半導體層、主動層、第一電極、第二電極、第一焊料及第二焊料。發光元件的第一焊料及第二焊料分別設置於驅動背板的第一接墊及第二接墊上且分別電性連接至第一接墊及第二接墊。第一焊料的體積大於第二焊料的體積，且第一接墊的面積小於第二接墊的面積。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種光電裝置，且特別是有關於一種顯示裝置。

發光二極體顯示裝置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，發光二極體顯示裝置具有省電、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裝置，發光二極體顯示裝置還具有色彩易調校、發光壽命長、無影像烙印等優勢。因此，發光二極體顯示裝置被視為下一世代的顯示技術。

一般而言，發光二極體元件的半導體結構具有平台及凹陷，且發光二極體元件的多個焊料分別設置於半導體結構的平台及凹陷上。在發光二極體顯示面板的製造過程中，須將發光二極體元件轉移至驅動背板上，且令發光二極體元件的多個焊料分別電性連接至驅動背板的多個接墊，方能完成發光二極體顯示裝置。然而，由於發光二極體元件的半導體結構具有高低不一的平台及凹陷，因此，發光二極體元件與驅動背板接合後，重疊於發光二極體元件之凹陷的焊料中易出現空洞，影響發光二極體顯示裝置的信賴性。若為降低空洞出現的機率而增加發光二極體元件與驅動背板接合時的下壓力道，又容易使發光二極體元件傾斜。

本發明提供一種顯示裝置，信賴性佳。

本發明的顯示裝置包括驅動背板及發光元件。驅動背板具有第一接墊及第二接墊。發光元件設置於驅動背板上。發光元件包括第一半導體層、設置於第一半導體層之對向的第二半導體層、設置於第一半導體層與第二半導體層之間的主動層、分別電性連接至第一半導體層及第二半導體層的第一電極及第二電極和分別設置於第一電極及第二電極上且分別電性連接至第一電極及第二電極的第一焊料及第二焊料。第一焊料及第二焊料分別設置於第一接墊及第二接墊上且分別電性連接至第一接墊及第二接墊。第一焊料的體積大於第二焊料的體積，且第一接墊的面積小於第二接墊的面積。

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1B為本發明一實施例之顯示裝置的製造流程的剖面示意圖。圖2A至圖2B為本發明一實施例之顯示裝置的上視示意圖。圖1A及圖1B分別對應圖2A及圖2B的剖線I-I’。

請參照圖1A及圖2A，首先，提供驅動背板100。驅動背板100具有在結構上彼此分離的第一接墊110和第二接墊120。在本實施例中，驅動背板100還具有畫素驅動電路（未繪示），且第一接墊110和第二接墊120電性連接至所述畫素驅動電路。舉例而言，在本實施例中，所述畫素驅動電路可包括資料線（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，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，第二接墊120電性連接至第二電晶體的第二端，且第一接墊110電性連接至共通線。然而，本發明不以此為限，在其它實施例中，畫素驅動電路也可以是其它類型的電路。

請參照圖1A及圖2A，接著，提供發光元件200。發光元件200包括第一半導體層210、設置於第一半導體層210對向的第二半導體層220、設置於第一半導體層210與第二半導體層220之間的主動層230、分別電性連接至第一半導體層210及第二半導體層220的第一電極240及第二電極250和分別設置於第一電極240及第二電極250上且分別電性連接至第一電極240及第二電極250的第一焊料260及第二焊料270。在本實施例中，第一焊料260及第二焊料270的材質可包括錫（Sn），但本發明不以此為限。在本實施例中，第一電極240及第二電極250可各自具有下屏蔽金屬（under barrier metal），所述下屏蔽金屬的材質可包括金（Au）、鈦（Ti）、鉑（Pt）、鎳（Ni）、鉻（Cr）等，但本發明不以此為限。

第一半導體層210、第二半導體層220及主動層230構成一半導體結構S。在本實施例中，發光元件200還可包括絕緣層280，設置於半導體結構S上且具有分別重疊於第一半導體層210與第二半導體層220的第一接觸窗282及第二接觸窗284，第一電極240及第二電極250可分別透過絕緣層280的第一接觸窗282及第二接觸窗284各自電性連接至第一半導體層210及第二半導體層220。在一實施例中，絕緣層280例如是布拉格反射器（Distributed Bragg Reflector，DBR），但本發明不以此為限。

在本實施例中，發光元件200還可選擇性地包括外延層290，第一半導體層210形成在外延層290上，且第一半導體層210位於外延層290與主動層230之間。舉例而言，在一實施例中，外延層290可為未摻雜的氮化鎵，第一半導體層210可為n型的氮化鎵，主動層230可為多重量子井，第二半導體層220可為p型的氮化鎵，但本發明不以此為限。

發光元件200的第一半導體層210、第二半導體層220及主動層230構成半導體結構S。在本實施例中，半導體結構S可具有平台Sa及相對於平台Sa下陷的凹陷Sb，其中第二電極250及第二焊料270設置於半導體結構S的平台Sa，且第一電極240及第一焊料260設置於半導體結構S的凹陷Sb。第一焊料260會有較多的體積陷入半導體結構S的內部。第一焊料260的體積大於第二焊料270的體積。

請參照圖1B及圖2B，接著，令發光元件200設置於驅動背板100上，且令發光元件200與驅動背板100電性連接。於此，便完成顯示裝置10。舉例而言，在本實施例中，可利用一提取頭（未繪示）提取發光元件200，且令發光元件200的第一焊料260及第二焊料270分別與驅動背板100的第一接墊110及第二接墊120接觸；然後，利用一雷射接合（laser bonding）工序接合發光元件200的第一焊料260及第二焊料270與驅動背板100的第一接墊110及第二接墊120。在接合過程中，第一焊料260及第二焊料270受熱熔融而呈液態。部分的第一焊料260會擴散至第一接墊110中而與部分的第一接墊110形成第一共金層310。部分的第二焊料270會擴散至第二接墊120中而與部分的第二接墊120形成第二共金層320。第一共金層310及第二共金層320的材質可包括SnNi、SnCu、SnPb、SnAg或SnAu，但本發明不以此為限。完成接合後，第一焊料260及第二焊料270回復為固態。第一共金層310位於第一焊料260與第一接墊110之間。第二共金層320位於第二焊料270與第二接墊120之間。

請參照圖1A、圖1B、圖2A及圖2B，值得注意的是，第一接墊110的面積小於第二接墊120的面積。也就是說，對應於體積大的第一焊料260的第一接墊110的面積小，且對應於體積小的第二焊料270的第二接墊120的面積大。發光元件200的第一焊料260及第二焊料270分別與驅動背板100的第一接墊110及第二接墊120接合時，面積較小的第一接墊110會對熔融而暫時呈液態的第一焊料260起限位作用，呈液態的第一焊料260不易過度攤流，第一焊料260仍有足夠的量會停留在半導體結構S的凹陷Sb中。如此一來，當發光元件200與驅動背板100接合完成而第一焊料260及第二焊料270回復為固態時，第一焊料260內部便不易產生空洞，進而能提升顯示裝置10的信賴性。

請參照圖1A及圖2A，在本實施例中，於發光元件200與驅動背板100接合前，第一接墊110的面積與第二接墊120的面積的比值的倒數實質上等於第一焊料260的體積與第二焊料270的體積的比值。也就是說，在本實施例中，於發光元件200與驅動背板100接合前，若第一焊料260的體積：第二焊料270的體積=B：A，則第一接墊110的面積：第二接墊120的面積=A：B。

在本實施例中，第一接墊110及第二接墊120在第一方向x上排列，第一接墊110在第一方向x上的寬度Xn’小於第二接墊120在第一方向x上的寬度Xp’。在本實施例中，第一接墊110在第二方向y上的寬度Yn’實質上等於第二接墊120在第二方向y上的寬度Yp’，其中第二方向y實質上垂直於第一方向x且實質上平行於驅動背板100。

在本實施例中，於發光元件200與驅動背板100接合前，第一接墊110的寬度Xn’與第二接墊120的寬度Xp’的比值的倒數實質上等於第一焊料260的體積與第二焊料270的體積的比值。也就是說，在本實施例中，第一焊料260的體積：第二焊料270的體積=B：A，且第一接墊110在第一方向x上的寬度Xn’：第二接墊120在第一方向x上的寬度Xp’=A：B。即，Xp’＝（B/A）•Xn’ 。

在本實施例中，第一焊料260在第一方向x上具有寬度Xn（標示於圖1A），第一接墊110在第一方向x上具有寬度Xn’，Xn≦Xn’≦（Xn＋2•Δb），其中Δb為第一電極240與第一接墊110在第一方向x上的偏移量（即，接合偏移量）。在本實施例中，-7μm≦Δb≦7μm，但本發明不以此為限。

請參照圖1A、圖1B、圖2A及圖2B，在發光元件200與驅動背板100接合前後，第一焊料260的體積與第二焊料270的體積的比值很接近。請參照圖1B及圖2B，也就是說，在本實施例中，於發光元件200與驅動背板100接合後，第一焊料260的體積：第二焊料270的體積≈B：A。在發光元件200與驅動背板100接合後，第一接墊110的面積與第二接墊120的面積的比值的倒數大致上也等於第一焊料260的體積與第二焊料270的體積的比值。也就是說，於發光元件200與驅動背板100接合後，第一焊料260的體積：第二焊料270的體積≈B：A，且第一接墊110的面積：第二接墊120的面積≈A：B。

請參照圖1B及圖2B，在本實施例中，於發光元件200與驅動背板100接合後，第一接墊110的寬度Xn’與第二接墊120的寬度Xp’的比值的倒數大致上也等於第一焊料260的體積與第二焊料270的體積的比值。也就是說，在本實施例中，於發光元件200與驅動背板100接合後，第一焊料260的體積：第二焊料270的體積≈B：A，且第一接墊110在第一方向x上的寬度Xn’：第二接墊120在第一方向x上的寬度Xp’ ≈A：B。

請參照圖1B及圖2B，在本實施例中，於發光元件200與驅動背板100接合後，第一焊料260於驅動背板100上的投影面積可小於第二焊料270於驅動背板100上的投影面積。詳細而言，在本實施例中，第一焊料260於驅動背板100的投影面積與第二焊料270於驅動背板100上的投影面積的比值的倒數實質上等於第一焊料260的體積與第二焊料270的體積的比值。也就是說，在本實施例中，於發光元件200與驅動背板100接合後，第一焊料260的體積：第二焊料270的體積≈B：A，第一焊料260於驅動背板100上的投影面積Sn’_n：第二焊料270於驅動背板100上的投影面積Sn’_p≈A：B。即Sn’_p≈（B/A）•Sn’_n。

在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同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，下述實施例不再重述。

圖3A至圖3B為本發明另一實施例之顯示裝置的製造流程的剖面示意圖。圖4A至圖4B為本發明另一實施例之顯示裝置的上視示意圖。圖3A及圖3B分別對應圖4A及圖4B的剖線II-II’。

圖3A、圖3B、圖4A及圖4B之實施例的顯示裝置10A及其製造流程與圖1A、圖1B、圖2A及圖2B之實施例的顯示裝置10及其製造流程類似，兩者的差異在於：發光元件200的凹陷Sb的型式不同。具體而言，在圖1A、圖1B、圖2A及圖2B的實施例中，發光元件200的凹陷Sb為封閉式；在圖3A、圖3B、圖4A及圖4B的實施例中，發光元件200的凹陷Sb為開放式。

10、10A:顯示裝置

100:驅動背板

110:第一接墊

120:第二接墊

200:發光元件

210:第一半導體層

220:第二半導體層

230:主動層

240:第一電極

250:第二電極

260:第一焊料

270:第二焊料

280:絕緣層

282:第一接觸窗

284:第二接觸窗

290:外延層

310:第一共金層

320:第二共金層

S:半導體結構

Sa:平台

Sb:凹陷

Xn、Xn’、Xp’、Yp’、Yn’:寬度

x:第一方向

y:第二方向

I-I’、II-II’:剖線

圖1A至圖1B為本發明一實施例之顯示裝置的製造流程的剖面示意圖。 圖2A至圖2B為本發明一實施例之顯示裝置的上視示意圖。 圖3A至圖3B為本發明另一實施例之顯示裝置的製造流程的剖面示意圖。 圖4A至圖4B為本發明另一實施例之顯示裝置的上視示意圖。

10:顯示裝置

100:驅動背板

110:第一接墊

120:第二接墊

200:發光元件

240:第一電極

250:第二電極

260:第一焊料

270:第二焊料

282:第一接觸窗

284:第二接觸窗

Sb:凹陷

Xn’、Xp’、Yp’、Yn’:寬度

x:第一方向

y:第二方向

I-I’:剖線

Claims (7)

1. 一種顯示裝置，包括：一驅動背板，具有一第一接墊和一第二接墊；以及一發光元件，設置於該驅動背板上，其中該發光元件包括：一第一半導體層；一第二半導體層，設置於該第一半導體層的對向；一主動層，設置於該第一半導體層與該第二半導體層之間；一第一電極及一第二電極，分別電性連接至該第一半導體層及該第二半導體層；一第一焊料及一第二焊料，分別設置於該第一電極及該第二電極上，且分別電性連接至該第一電極及該第二電極；該第一焊料及該第二焊料分別設置於該第一接墊及該第二接墊上且分別電性連接至該第一接墊及該第二接墊，該第一焊料的體積大於該第二焊料的體積，且該第一接墊的面積小於該第二接墊的面積，其中，該第一電極與位於該第一焊料與該第一半導體層之間，且該第一焊料位於該第一電極與該第一接墊之間，該第二電極位於該第二焊料與該第二半導體層之間，且該第二焊料位於該第二電極與該第二接墊之間。
2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一接墊及該第二接墊在一第一方向上排列，該第一接墊在該第一方向的一寬度小於該第二接墊在該第一方向的一寬度。
3. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一接墊及該第二接墊在一第一方向上排列，一第二方向實質上垂直於該第一方向且實質上平行於該驅動背板，該第一接墊在該第一方向的一寬度小於該第二接墊在該第一方向的一寬度，且該第一接墊在該第二方向的一寬度實質上等於該第二接墊在該第二方向的一寬度。
4. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一接墊的面積與該第二接墊的面積的比值的倒數實質上等於該第一焊料的體積與該第二焊料的體積的比值。
5. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一接墊及該第二接墊在一第一方向排列，該第一接墊在該第一方向上具有一寬度，該第二接墊在該第一方向上具有一寬度，該第一接墊的該寬度與該第二接墊的該寬度的比值的倒數實質上等於該第一焊料的體積與該第二焊料的體積的比值。
6. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一焊料於該驅動背板的一投影面積小於該第二焊料於該驅動背板上的一投影面積。
7. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一焊料於該驅動背板的一投影面積與該第二焊料於該驅動背板上的一投影面 積的比值的倒數實質上等於該第一焊料的體積與該第二焊料的體積的比值。

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