TWI878663B - 具有主動型元件之發光基板 - Google Patents

Abstract

本創作揭露一種具有主動型元件之發光基板，包含一承載板、一重佈置線路層、複數個主動型元件以及一封裝層。重佈置線路層設置於承載板上，具有複數條線路。複數個主動型元件分別具有一本體及複數隻接腳，設置於重佈置線路層上，且複數隻接腳分別電性連接重佈置線路層之複數條線路。封裝層設置於重佈置線路層上，且複數個主動型元件之本體設置於封裝層中。

Description

具有主動型元件之發光基板

本創作係有關於一種發光基板，特別是有關於一種具有主動型元件之發光基板。

具有主動型微型發光二極體(Micro LED)之顯示器的封裝方法通常是透過巨量轉移技術將發光二極體轉移設置在薄膜電晶體(TFT)背板上，並於薄膜電晶體背板上拼裝成所需尺寸。然而，此種轉移封裝方法將會產生多項問題。

由於薄膜電晶體的電極通常是使用氧化銦錫(ITO)或氧化薄膜當作電極，而發光二極體的電極通常是以鍍鎳金層或純金層的方式形成。然而，由於電極的厚度通常是微米(micro)等級，而薄膜電晶體的電極僅有奈米(nano)等級的厚度，亦即發光二極體電極的厚度會比薄膜電晶體的電極厚度還要厚，因此，兩者在轉移設置到薄膜電晶體背板時，由於機械結合力上的差異，薄膜電晶體的電極(接腳)容易產生斷裂的問題，因而使得發光二極體與薄膜電晶體的整體接合良率降低。

此外，由於薄膜電晶體背板具有較大尺寸的面積，因此，在具有大面積的情況下，不僅造成後段的封裝等製程難度，在結構上也容易產生翹曲(warpage)的問題。

再者，在完成大尺寸薄膜電晶體背板的製作後，若在背板中的薄膜電晶體或者發光二極體等組件發生不良問題時，要在整個大尺寸背板中進 行修補及檢測亦會增加困難度。此外，在大尺寸背板上進行修補的動作更需要進一步透過修補設備進行，不僅增加修補的難度，產品的良率降低，同時也增加大背板尺寸、高單元畫素顯示器的製造難度。

請參閱圖6，其係為習知主動型微型發光二極體顯示器結構剖面圖。目前主動型微型發光二極體顯示器結構4係將微型發光二極體41轉移設置到重佈置線路層42上，重佈置線路層42連接薄膜電晶體背板43，再利用轉移後的薄膜電晶體背板43與承載板44進行拼接，以組裝成所需的顯示器尺寸。然而，此種拼接的作法不僅需要額外製作薄膜電晶體背板43進行貼合，同時亦增加顯示器的製作成本。

據此，如何提供一種具有主動型元件之發光基板已成為目前急需研究的課題。

鑑於上述問題，本創作揭露一種具有主動型元件之發光基板，包含一承載板、一重佈置線路層、複數個主動型元件以及一封裝層。重佈置線路層設置於承載板上，具有複數條線路。複數個主動型元件分別具有一本體及複數隻接腳，設置於重佈置線路層上，且複數隻接腳分別電性連接重佈置線路層之複數條線路。封裝層設置於重佈置線路層上，且複數個主動型元件之本體設置於封裝層中。

承上所述，本創作具有主動型元件之發光基板在轉移設置主動型元件到重佈置線路層之前，透過調整主動型元件的接腳設置高度，可使各個主動型元件的接腳達到共平面的特性，藉以增加主動型元件轉移到重佈置線路層上的良率。再者，透過重佈置線路層的線路直接連接各個主動型元件的接腳，可達到節省在重佈置線路層上開孔及連線等製程步驟。此外，本創作具有 主動型元件之發光基板將主動型元件與微型發光二極體切割為小單元，並在將主動型元件與微型發光二極體設置到重佈置線路層之前進行檢測，以提升主動型元件與微型發光二極體的良率，進一步降低後續在大面積面板上進行修補的難度，以及避免產生翹曲的問題，並透過巨量轉移的方法接合微型發光二極體與重佈置線路層，以每個獨立的薄膜電晶體小單元或是互補式金氧半場效應電晶體小單元分別對應控制每個微型發光二極體，藉此達到減少設置薄膜電晶體背板的目的，並降低整體厚度，因而可簡化發光二極體轉移至薄膜電晶體背板、再與承載板連接的流程，使得本創作具有主動型元件之發光基板可廣泛應用於現有的微型發光二極體巨量轉移技術中。

1:具有主動型元件之發光基板

11:主動型元件

11A:主動元件

11B:被動元件

111:接腳

112:本體

113:表面

12:黏著層

13:第一暫時基板

14:封裝層

15:第二暫時基板

16:重佈置線路層

161:線路

162:銲接層

17:承載板

18:填充層

2:具有主動型元件之發光基板

21:第一承載板

211:表面

22:第二承載板

221:線路

222:銲接層

23:連接層

3:具有主動型元件之發光基板

31:第一承載板

32:第二承載板

4:主動型微型發光二極體顯示器結構

41:微型發光二極體

42:重佈置線路層

43:薄膜電晶體背板

44:承載板

圖1A至圖1G係為製作本創作具有主動型元件之發光基板第一實施例的步驟流程圖；圖2A至圖2C係為製作本創作具有主動型元件之發光基板第二實施例的步驟流程圖；圖3係為本創作具有主動型元件之發光基板第三實施例的剖面圖；圖4係為本創作具有主動型元件之發光基板第四實施例的剖面圖；圖5A至圖5C係為本創作具有主動型元件之發光基板第五實施例的剖面圖；以及圖6係為習知主動型微型發光二極體顯示器結構剖面圖。

請參閱圖1A至圖1G，其係為製作本創作具有主動型元件之發光基板的第一實施例步驟流程圖。在圖1A的步驟中，設置複數個主動型元件11於具有黏著層12的第一暫時基板13上，黏著層12設置於第一暫時基板13上，使複數個主動型元件11的接腳111黏接於黏著層12上。在圖1B及圖1C的步驟中，提供具有封裝層(Molding layer)14的第二暫時基板15，封裝層14設置於第二暫時基板15上，並對接第一暫時基板13上的主動型元件11及黏著層12，使複數個主動型元件11埋入於封裝層14中。於圖1D的步驟中，移除第一暫時基板13及黏著層12，使主動型元件11與第一暫時基板13及黏著層12分離。於圖1E的步驟中，削減封裝層14的厚度，以外露複數個主動型元件11的接腳111。於圖1F及圖1G的步驟中，對接複數個主動型元件11於具有重佈置線路層16的承載板17上，使得複數個主動型元件11的接腳111分別連接重佈置線路層16的線路161，並移除第二暫時基板15，以完成具有主動型元件之發光基板1。

在圖1A的步驟中，主動型元件11包含複數個主動元件11A及複數個被動元件11B，主動元件11A為薄膜電晶體或互補式金氧半場效應電晶體，被動元件為發光二極體，在圖示中具有三接腳111的主動型元件11係為主動元件11A，例如薄膜電晶體或互補式金氧半場效應電晶體，具有二接腳111的主動型元件11係為被動元件11B，例如發光二極體，發光二極體包含可發出紅光(R)、綠光(G)及藍光(B)的發光二極體。主動型元件11係為分別由晶圓片上切割下來的晶粒，並透過微機電(MEMS)陣列技術或彈性印模(Elastomer)或其它利用靜電、凡得瓦力、磁力之晶粒轉移方式放取(Pick and place)於第一暫時基板13的黏著層12上。黏著層12設置於第一暫時基板13的表面上，且具有黏性，透過黏著層12可將主動型元件11的接腳111黏附固定在第一暫時基板13上。在本實施例中，主動型元件11所包含的複數個主動元件11A的數量與複數個被動元件11B的數量相同，且一對一對應，即每一個主動元件11A係分別對應控制連接的一 個被動元件11B。進一步而言，透過輸入高、低電壓準位的訊號到主動元件11A，可控制主動元件11A的開啟及關閉，進一步控制被動元件11B的作動，亦即控制發光二極體的發光與否。

在圖1B及圖1C的步驟中，係透過加壓方式，將第一暫時基板13、黏著層12連同主動型元件11加壓在具有封裝層14的第二暫時基板15上，並透過熱固化反應，使封裝層14固化後，將複數個主動型元件11固定內埋在封裝層14中。於本創作的實施例中，封裝層14包含環氧樹脂材料。此外，需注意的是，在圖1B及圖1C的步驟中，第一暫時基板13、黏著層12連同主動型元件11係於翻轉180度後，由第二暫時基板15的上方進行加壓，但於本創作中並不限定，亦即，第一暫時基板13、黏著層12連同主動型元件11亦可如圖1A所示在不翻轉的情況下，使封裝層14及第二暫時基板15由第一暫時基板13的上方往下加壓。此外，不論透過何種方向進行加壓，由於在圖1A的步驟中，各個主動型元件11的接腳111係共同設置在黏著層12的表面上，因此，在圖1B及圖1C加壓主動型元件11到封裝層14的步驟中，可使得各個主動型元件11的接腳111具有共平面的特性。

在圖1D的步驟中，透過加熱或照光方法可分離第一暫時基板13上的黏著層12與複數個主動型元件11的接腳111，以便於移除第一暫時基板13及黏著層12。需注意的是，在第一暫時基板13及黏著層12與封裝層14分離後，主動型元件11的接腳111係外露而未凸出封裝層14表面，且主動型元件11的本體112係由封裝層14完全包覆。

在圖1E的步驟中，透過電漿表面蝕刻(Plasma Etching)的方法削減封裝層14的厚度，以使主動型元件11的接腳111凸出封裝層14表面。

在圖1F的步驟中，提供一承載板17，承載板17上設置一重佈置線路層16，重佈置線路層16包含複數條線路161及銲接層162，銲接層162設置 於線路161上，並對應連接主動型元件11的接腳111及重佈置線路層16的銲接層162。銲接層162的材料包含銀膠或錫膏。重佈置線路層16可根據與複數個主動型元件11連接的位置配置、設計重佈置線路層16的線路161及銲接層162。進一步而言，在圖1F的步驟中，複數個主動型元件11的接腳111係根據重佈置線路層16表面上的線路161及銲接層162的位置對位連接，因此，可減少針對重佈置線路層16進行開孔及連接線路的製程。於本創作之實施例中，承載板17包含電路板(PCB)、玻璃板或者是軟板。

在圖1G的步驟中，具有主動型元件之發光基板1更包含一填充層18，設置於重佈置線路層16及封裝層14之間，以便於黏接重佈置線路層16的線路161及主動型元件11的接腳111。舉例來說，填充層18係為底膠(underfill)或異方性導電膠(Anisotropic Conductive Film；ACF)。當填充層18為異方性導電膠的情況下，可透過異方性導電膠連接重佈置線路層16及封裝層14，此時，重佈置線路層16上可省略設置銲接層162。再者，在圖1G的步驟中，以發光二極體的主動型元件11為例，為了增加發光二極體的亮度，係可進一步削減封裝層14的厚度，以外露發光二極體的本體。削減封裝層14的方法包含電漿表面蝕刻。此外，需注意的是，在圖1F及圖1G的剖面圖式中，由於該剖面圖僅為擷取整體結構的一個剖面位置，因此，重佈置線路層16的線路161及銲接層162設置位置、連接關係僅作為示意，並非代表實際的線路結構。

請參閱圖2A至圖2C，其係為製作本創作具有主動型元件之發光基板的第二實施例步驟流程圖。在圖2A的步驟中，設置複數個主動型元件11及封裝層14於第一承載板21的表面211上，其中複數個主動型元件11的表面113係貼平於第一承載板21的表面211上，並以封裝層14封裝、包覆主動型元件11的本體112，且外露主動型元件11接腳111的底部。在圖2B的步驟中，在封裝層14上設置一重佈置線路層16，重佈置線路層16包含線路161及銲接層162，且重佈 置線路層16的線路161連接主動型元件11的接腳111。須注意的是主動型元件11的接腳111仍內埋在封裝層14內，僅在封裝層14表面上外露接腳111的底部，以便於對位連接重佈置線路層16的線路161。在圖2C的步驟中，提供一具有線路層221及銲接層222之第二承載板22，並180度上下翻轉第一承載板21、封裝層14、重佈置線路層16及主動型元件11，使得重佈置線路層16透過一連接層23連接設置於第二承載板22的表面上，並於移除第一承載板21後，完成具有主動型元件之發光基板2。

在圖2A的步驟中，第一承載板21包含玻璃板。主動型元件11包含薄膜電晶體、互補式金氧半場效應電晶體及發光二極體，而在圖示中具有三接腳111的主動型元件11係為薄膜電晶體或互補式金氧半場效應電晶體，具有二接腳111的主動型元件11係為發光二極體。發光二極體包含可發出紅光(R)、綠光(G)及藍光(B)的發光二極體。此外，封裝層14係透過熱固化反應，使封裝層14固化後，將複數個主動型元件11固定內埋在封裝層14中。

在圖2B的步驟中，重佈置線路層16係為一增層結構，於本發明的實施例中，增層結構並不限定單層或多層的線路結構。此外，在圖2B的步驟中，重佈置線路層16的線路161係凸出設置於重佈置線路層16的表面，但在其它實施例中，線路161亦可埋設於重佈置線路層16的表面下，於本發明中並不限定。

在圖2C的步驟中，連接層23設置於重佈置線路層16的下表面上，且電性連接第二承載板22的銲接層222及重佈置線路層16的銲接層162。於本創作之一實施例中，連接層23係為焊球。再者，當連接層23為焊球時，具有主動型元件的發光基板更包含一填充層18，設置於重佈置線路層16之下表面及第二承載板22之間。此外，在移除第一承載板21後，主動型元件11的表面113係外露於封裝層14，主動型元件11的本體112周圍係由封裝層14包覆。

請參閱圖3，其係為本創作具有主動型元件之發光基板第三實施例的剖面圖。在圖3的實施例中，連接層23係為異方性導電膠，設置於重佈置線路層16的下表面及第二承載板22之間，以便於黏接重佈置線路層16及第二承載板22，且電性連接第二承載板22的線路221及重佈置線路層16的線路161。於本創作之實施例中，第二承載板22包含電路板、玻璃板或者是軟板。此外，在移除第一承載板21後，主動型元件11的表面113係外露於封裝層14，主動型元件11的本體112係由封裝層14包覆。

請參閱圖4，其係為本創作具有主動型元件之發光基板第四實施例的剖面圖。於此實施例中，具有主動型元件之發光基板3包含複數個主動型元件11、重佈置線路層16及第一承載板31。重佈置線路層16設置於第一承載板31上，具有複數條線路161及銲接層162，銲接層162分別連接複數個主動型元件11的接腳111。與上述實施例不同之處在於複數個主動型元件11係分別單獨地設置在重佈置線路層16上，亦即，根據重佈置線路層16上的線路161位置配置，單獨對應地設置每一個主動型元件11。

第一承載板31包含電路板(PCB)、玻璃板或者是軟板。有關主動型元件11及重佈置線路層16的結構如上述實施例所述，於此不再贅述。

請參閱圖5A至圖5C，其係為本創作具有主動型元件之發光基板的第五實施例步驟流程圖。在圖5A的步驟中，係將複數個主動型元件11的表面113一併設置於第二承載板32上。在圖5B的步驟，提供具有重佈置線路層16之第一承載板31，重佈置線路層16設置於第一承載板31上，並180度上下翻轉第二承載板32及主動型元件11，使得主動型元件11的接腳111連接設置於重佈置線路層16的線路161上。在圖5C的步驟中，移除第二承載板32後，據此完成具有主動型元件之發光基板3。

於本發明的實施例中，第二承載板32包含玻璃板。有關主動型元件11、第一承載板31及重佈置線路層16的結構如上述實施例所述，於此不再贅述。

綜上所述，本創作具有主動型元件之發光基板在轉移設置主動型元件到重佈置線路層之前，透過調整主動型元件的接腳設置高度，可使各個主動型元件的接腳達到共平面的特性，藉以增加主動型元件轉移到重佈置線路層上的良率。再者，透過重佈置線路層的線路直接連接各個主動型元件的接腳，可達到節省在重佈置線路層上開孔及連線等製程步驟。此外，本創作具有主動型元件之發光基板將主動型元件與微型發光二極體切割為小單元，並在將主動型元件與微型發光二極體設置到重佈置線路層之前進行檢測，以提升主動型元件與微型發光二極體的良率，進一步降低後續在大面積面板上進行修補的難度，以及避免產生翹曲的問題，並透過巨量轉移的方法接合微型發光二極體與重佈置線路層，以每個獨立的薄膜電晶體小單元或是互補式金氧半場效應電晶體小單元分別對應控制每個微型發光二極體，藉此達到減少設置薄膜電晶體背板的目的，因而可簡化發光二極體轉移至薄膜電晶體背板、再與承載板連接的流程，並降低整體厚度，使得本創作具有主動型元件之發光基板可廣泛應用於現有的微型發光二極體巨量轉移技術中。

1:具有主動型元件之發光基板

11:主動型元件

111:接腳

14:封裝層

16:重佈置線路層

161:線路

162:銲接層

17:承載板

18:填充層

Claims (14)

1. 一種具有主動型元件之發光基板，包含： 一承載板； 一重佈置線路層，設置於該承載板上，具有複數條線路； 複數個主動型元件，分別具有一本體及複數隻接腳，設置於該重佈置線路層上，且該複數隻接腳分別電性連接該重佈置線路層之該複數條線路；以及 一封裝層，設置於該重佈置線路層上； 其中該主動型元件包含有複數個主動元件及複數個被動元件，且透過埋入該封裝層以及削減該封裝層的厚度，使該複數個主動型元件之該複數隻接腳凸出該封裝層之一表面。
2. 如請求項1所述之具有主動型元件之發光基板，其中該承載板係為一電路板、一玻璃板或一軟板。
3. 如請求項1所述之具有主動型元件之發光基板，其中該複數條線路係設置於該重佈置線路層中。
4. 如請求項1所述之具有主動型元件之發光基板，其中該主動元件包含有至少一薄膜電晶體或至少一互補式金氧半場效應電晶體，該被動元件包含有一發光二極體。
5. 如請求項4所述之具有主動型元件之發光基板，其中該複數個主動元件與該複數個被動元件係一對一對應連接。
6. 如請求項1所述之具有主動型元件之發光基板，更包含一填充層，設置於該重佈置線路層之一上表面上及該封裝層之該表面之間。
7. 如請求項6所述之具有主動型元件之發光基板，其中該填充層係為異方性導電膠或底膠。
8. 如請求項1所述之具有主動型元件之發光基板，其中該封裝層係為環氧樹脂。
9. 如請求項1所述之具有主動型元件之發光基板，其中該封裝層包覆該複數個主動型元件之該本體，並外露該複數個主動型元件之一表面。
10. 如請求項1所述之具有主動型元件之發光基板，其中該封裝層外露該複數個主動型元件之該本體。
11. 如請求項1所述之具有主動型元件之發光基板，其中該封裝層完全包覆該複數個主動型元件之該本體。
12. 如請求項1所述之具有主動型元件之發光基板，更包含一連接層，設置於該重佈置線路層之一下表面上，連接該承載板及該複數條線路。
13. 如請求項12所述之具有主動型元件之發光基板，其中該連接層係為焊球或異方性導電膠。
14. 如請求項12所述之具有主動型元件之發光基板，更包含一填充層，設置於該重佈置線路層之該下表面及該承載板之間。

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