TWI724378B - 微型發光二極體載板 - Google Patents

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Abstract

在此提供一種微型發光二極體載板。此微型發光二極體載板包括基板結構，具有第一表面及第二表面且具有中心區域及位於中心區域外側的周邊區域。此微型發光二極體載板包括複數個微型發光二極體元件，形成一陣列且位於基板結構的第二表面上。此微型發光二極體載板包括圖案化結構，形成於基板結構的第一表面或第二表面上。此圖案化結構在中心區域具有第一圖案密度，在周邊區域具有第二圖案密度，且第一圖案密度不同於第二圖案密度。

Description

微型發光二極體載板
本發明係有關於一種半導體裝置，且特別係有關於一種用於微型發光二極體結構的載板。
隨著光電科技的進步，許多光電元件的體積逐漸往小型化發展。近幾年來由於發光二極體(light-emitting diode, LED)製作尺寸上的突破，目前將發光二極體以陣列排列製作的微型發光二極體(micro-LED)顯示器在市場上逐漸受到重視。微型發光二極體顯示器屬於主動式微型半導體元件顯示器。相較於有機發光二極體(organic light-emitting diode, OLED)顯示器而言，微型發光二極體顯示器更為省電，並且具備更加優異的對比度表現，而可以在陽光下具有可視性。此外，由於微型發光二極體顯示器採用無機材料，因此相較於有機發光二極體顯示器而言，微型發光二極體顯示器具備更加優異的可靠性以及更長的使用壽命。
然而，微型發光二極體仍然具有一些缺點。舉例而言，當進行微型發光二極體元件的巨量轉移(mass transfer)時，部分的微型發光二極體元件有可能受損或毀壞。如此一來，將降低微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。因此，如何減少或避免微型發光二極體元件在轉移到接收基板的製程中受到損傷，已成為目前業界相當重視的課題之一。
本發明之一實施例揭示一種微型發光二極體載板，包括：基板結構，具有第一表面及第二表面且具有中心區域及位於中心區域外側的周邊區域；複數個微型發光二極體元件，其中微型發光二極體元件形成一陣列且位於基板結構的第二表面上；以及圖案化結構，形成於基板結構的第一表面或第二表面上，其中圖案化結構在中心區域具有第一圖案密度，圖案化結構在周邊區域具有第二圖案密度，且第一圖案密度不同於第二圖案密度。
本發明之另一實施例揭示一種及微型發光二極體載板，包括：複數個微型發光二極體元件；以及基板結構，具有中心區域及周邊區域，其中基板結構包括：基板，具有上表面與下表面；以及接合層，形成於下表面且接合層在中心區域具有第一厚度，接合層在周邊區域具有第二厚度，第一厚度大於第二厚度；其中微型發光二極體元件設置於接合層上且形成一陣列。
在本發明實施例中，提供微型發光二極體載板。藉由在基板結構的第一表面或第二表面形成圖案化結構，可減少或避免基板結構產生翹曲或彎折，或者，可減少或避免微型發光二極體元件在轉移製程中受到損傷。如此一來，能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。
以下針對本發明之顯示裝置作詳細說明。應了解的是，以下之敘述提供許多不同的實施例或例子，用以實施本發明之不同樣態。以下所述特定的元件及排列方式僅為簡單描述本發明。當然，這些僅用以舉例而非本發明之限定。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸之情形。或者，亦可能間隔有一或更多其它材料層之情形，在此情形中，第一材料層與第二材料層之間可能不直接接觸。
在此，「約」、「大約」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，較佳是10%之內，且更佳是5%之內。在此給定的數量為大約的數量，意即在沒有特定說明的情況下，仍可隱含「約」、「大約」之含義。
本發明實施例提供一種微型發光二極體結構。更具體而言，在本發明一些實施例中，藉由具有特定圖案化結構的微型發光二極體載板，能夠抑制基板結構的翹曲或彎折，或者，能夠減少或避免微型發光二極體元件在轉移至接收基板的製程中受到損傷。如此一來，能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。
在本說明書中所稱的「微型」發光二極體元件，是指其長、寬、及高在1 μm至100 μm範圍內的發光二極體元件。根據本發明實施例，微型發光二極體元件的最大寬度可為20 μm、10 μm或5 μm。根據本發明實施例，微型發光二極體元件的最大高度可為20 μm、10 μm或5 μm。然而，應理解的是，本發明的實施例不必限定於此，某些實施例的態樣當可應用到也許更大或更小的尺度。
第1A圖為本發明一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。請參照第1A圖，微型發光二極體元件的轉移製程可包括藉由輸送保持器(transfer holder) 102將微型發光二極體載板移動至接收基板130上方，並且將微型發光二極體元件120從微型發光二極體載板轉移到接收基板130上。
輸送保持器102可保持並移動微型發光二極體載板。輸送保持器102可藉由合適的作用力保持微型發光二極體載板，例如，磁力吸附或真空吸附。輸送保持器102可控制微型發光二極體載板沿著三維方向移動。更詳言之，藉由使微型發光二極體載板沿著X軸或Y軸方向移動，可使微型發光二極體元件120的電極(例如，後述的第一電極140a及第二電極140b)與接收基板130上的接合墊132彼此對準。接著，藉由使微型發光二極體載板沿著Z軸方向朝下移動，可使微型發光二極體元件120接合到接收基板130。之後，可使微型發光二極體元件120與微型發光二極體載板的基板110分離，以完成微型發光二極體元件的轉移製程。
請參照第1A圖，複數個接合墊132設置於接收基板130的上表面上。接收基板可以是，例如，顯示基板、發光基板、具有薄膜電晶體或積體電路(ICs)等功能元件的基板或其他類型的電路基板，但是並不以此為限。可藉由加熱使接合墊132熔融，並與微型發光二極體元件120接觸。接著，將接合墊132冷卻成為固態，以使微型發光二極體元件120牢固地接合到接收基板130。接合墊132可提供微型發光二極體元件120與接收基板130之間的物理性連接及電性連接。接合墊132可包括合適的金屬材料，例如，金、銀、鋁、錫、銦、上述之合金或上述之組合。
第2A圖及第2B圖為本發明一些實施例之微型發光二極體元件120的剖面示意圖。請參照第2A圖，微型發光二極體元件120包括第一半導體層122、發光層124、第二半導體層126、絕緣層128、第一電極140a、以及第二電極140b。在一些實施例中，第一半導體層122為n型半導體層，且第二半導體層126為p型半導體層。在另一些實施例中，第一半導體層122為p型半導體層，且第二半導體層126為n型半導體層。發光層124設置於第一半導體層122與第二半導體層126之間。第一電極140a及第二電極140b設置於第二半導體層126之上，且第一電極140a穿越第二半導體層126及發光層124而延伸至第一半導體層122中，並與第一半導體層122直接接觸。絕緣層128設置於第一電極140a與發光層124之間、以及第一電極140a與第二半導體層126之間，用以避免第一電極140a與發光層124及第二半導體層126接觸。
請參照第2B圖，第2B圖所繪示的微型發光二極體元件120與第2A圖所繪示的微型發光二極體元件120相似，差異在於第2B圖所繪示的微型發光二極體元件120具有傾斜的側壁。換言之，第2B圖所繪示的微型發光二極體元件120為一上窄下寬的梯形。在第2A圖及第2B圖中，微型發光二極體元件120具有下表面120a及上表面120b。應注意的是，在第1A圖中，微型發光二極體元件120是上下顛倒的。換言之，微型發光二極體元件120的下表面120a朝向基板110，且上表面120b朝向接收基板130。若使用第2B圖所繪示的微型發光二極體元件120進行轉移製程，則在接合到接收基板130的微型發光二極體元件120為一上寬下窄的倒梯形。
第2A圖及第2B圖所繪示的微型發光二極體元件120僅為例示，並非用以限定。微型發光二極體元件120的剖面輪廓可為矩形、梯形、倒梯形、其他合適的形狀或上述之組合。在第1A圖中，為了簡化圖示，微型發光二極體元件120的剖面輪廓僅以一矩形表示。
仍請參照第1A圖，微型發光二極體載板包括基板結構及複數個微型發光二極體元件120。基板結構具有第一表面(即，上表面)110a及第二表面(即，下表面)110b。微型發光二極體元件120形成一陣列且設置於基板結構的第二表面110b。基板結構包括基板110及接合層150。基板110可在轉移製程中承載並支撐微型發光二極體元件120。舉例而言，基板110可以是塑膠基板、陶瓷基板、玻璃基板或藍寶石基板。接合層150可在轉移製程中將微型發光二極體元件120暫時性地固定在基板110的下表面。當微型發光二極體元件120接合到接收基板130之後，可藉由合適的方法分離接合層150與微型發光二極體元件120。舉例而言，接合層150可為光分解或熱分解的黏著材料。因此，可藉由照光或加熱降低接合層150 的黏著力，而使接合層150與微型發光二極體元件120彼此分離。
第1B圖為第1A圖之微型發光二極體載板的上視示意圖，且第1A圖是沿著第1B圖中的剖線A-A’所繪製。請同時參照第1A圖及第1B圖，當從垂直於基板110的方向(即，Z軸方向)觀察基板結構時，基板結構具有中心區域10及位於中心區域10外側的周邊區域20。換言之，在第1B圖中，虛線方框所包圍的區域就是中心區域10，且虛線方框到基板110的邊緣之間的區域就是周邊區域20。為了簡化圖示，在第1B圖僅繪示一排微型發光二極體元件120，實際上微型發光二極體元件120是以陣列方式排列於微型發光二極體載板上。例如，m×n個微型發光二極體元件120以矩陣排列，m及n分別為大於0的正整數，一般來說大於10。
關於中心區域10及周邊區域20的定義，詳述如下。當一直線(例如，剖線A-A’)依序通過中心區域10的中心點、中心區域10的邊緣、周邊區域20及基板結構的邊緣，從中心區域10的中心點到基板結構的邊緣具有第一直線距離D1，從此中心點到中心區域10的邊緣具有第二直線距離D2。第二直線距離D2不大於第一直線距離D1的0.8倍，且不小於第一直線距離D1的0.2倍。在一些實施例中，第二直線距離D2等於第一直線距離D1的0.5倍，如第1B圖所示。
請同時參照第1A圖及第1B圖，基板結構包括圖案化結構形成於基板110的第一表面110a上，且此圖案化結構包括複數個溝槽115。可藉由合適的製程(例如，蝕刻製程)形成溝槽115。在 一些實施例中，當從Z軸方向觀察時，這些溝槽115為環形且排列成為同心形狀。請參照第1B圖，基板110為矩形，且複數個溝槽115為同心的矩形環。在本實施例中，所有的溝槽115只形成於周邊區域20中，且溝槽115的每一者與相鄰的溝槽115間隔一特定距離。換言之，在本實施例中，圖案化結構在中心區域10具有第一圖案密度(第一圖案密度為0)，在周邊區域20具有第二圖案密度，且第一圖案密度小於第二圖案密度。
第1C圖為第1A圖中區域R1的放大剖面示意圖，且第1D圖為第1A圖中區域R2的放大剖面示意圖。請同時參照第1A圖及第1C圖，在基板110的中心區域10中並未形成溝槽115。另一方面，請同時參照第1A圖及第1D圖，在基板110的周邊區域20中有複數個溝槽115，且一個微型發光二極體元件120對應到至少一個溝槽115。
在進行轉移製程的期間，通常透過加熱製程將微型發光二極體元件120接合到接收基板130。高溫環境容易導致基板110發生翹曲或彎折。舉例而言，基板110的周邊區域20(特別是，邊緣部分)可能會朝向接收基板130而發生翹曲。因此，每一個微型發光二極體元件120與接收基板130的距離不同。在這種情況中，當位於周邊區域20的微型發光二極體元件120接觸到接收基板130時，位於中心區域10的微型發光二極體元件120仍與接收基板130相隔一段距離。為了使位於中心區域10的微型發光二極體元件120接觸到接收基板130，需要藉由輸送保持器102對基板110施加壓 力，以使微型發光二極體載板持續向下移動。如此一來，位於周邊區域20的微型發光二極體元件120會受到很大的壓力，且會因此受損或毀壞。
在本實施例中，複數個溝槽115形成於基板110的周邊區域20的第一表面110a上。溝槽115兩側的基板110之間的距離是可變化的。因此，當熱能傳導至基板110中時，溝槽115兩側的基板110之間的距離可能會變大或變小。如此一來，可降低基板110的翹曲程度。再者，當位於周邊區域20的微型發光二極體元件120接觸到接收基板130時，可藉由溝槽115兩側的基板110之間的距離的改變而減少或緩和微型發光二極體元件120所承受的壓力。因此，可減少或避免微型發光二極體元件120受損或毀壞。本實施例所提供的微型發光二極體載板可降低基板110的翹曲程度。再者，即使基板110發生翹曲或彎折，本實施例所提供的微型發光二極體載板也能夠減少或避免微型發光二極體元件120受損或毀壞。如此一來，能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。
若溝槽115的深度太小，則溝槽115兩側的基板110之間的距離的變化程度太小。因此，難以降低基板110的翹曲程度，也難以減少微型發光二極體元件120所承受的壓力。如此一來，不利於改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。另一方面，若溝槽115的深度太大(例如，接近基板110的厚度)，當輸送保持器102對基板110施加壓力時，基板110可能會受損或破裂。因此，微型發光二極體元件120的位置可能會偏移，且微型發光二極體元件 120也可能會受損。如此一來，也不利於改善微型發光二極體結構的良率。可將溝槽115的深度控制在特定的範圍。請參照第1D圖，基板110的厚度為T1，且溝槽115的每一者具有一溝槽深度T2。在一些實施例中，溝槽深度T2為厚度T1的10-70%。在另一些實施例中，溝槽深度T2為厚度T1的20-60%。在又一些實施例中，溝槽深度T2為厚度T1的25-35%。
在第1D圖中，溝槽115的寬度是從頂部到底部均一的。在一些實施例中，溝槽115的寬度是從頂部到底部逐漸縮窄的。在本實施例中，所謂「溝槽115的寬度」，是指溝槽115的頂部的寬度。若溝槽115的寬度太小，則溝槽115兩側的基板110之間的距離的變化程度太小。因此，難以降低基板110的翹曲程度，也難以減少微型發光二極體元件120所承受的壓力。如此一來，不利於改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。另一方面，若溝槽115的寬度太大，則溝槽密度降低。同樣難以降低基板110的翹曲程度，也難以減少微型發光二極體元件120所承受的壓力。可將溝槽115的寬度控制在特定的範圍。請參照第1D圖，微型發光二極體元件120具有一元件寬度為W1，且溝槽115的每一者具有一溝槽寬度W2。溝槽寬度W2小於元件寬度W1。更具體而言，在一些實施例中，溝槽寬度W2為元件寬度W1的5-90%。在另一些實施例中，溝槽寬度W2為元件寬度W11的10-60%。在又一些實施例中，溝槽寬度W2為元件寬度W1的15-30%。
溝槽115的圖案密度(即，單位面積內溝槽115的數 目)越高，降低基板110翹曲的效果越佳。然而，若溝槽115的圖案密度太高或太低，皆難以降低基板110的翹曲程度，也難以減少微型發光二極體元件120所承受的壓力。可將溝槽115的密度控制在特定的範圍。例如，與一個微型發光二極體元件120重疊的溝槽115數目為一個以上。在本說明書中，所謂「微型發光二極體元件與溝槽重疊(或對應)」，是指微型發光二極體元件在XY平面上的正投影與溝槽在XY平面上的正投影重疊(或對應)。在本實施例中，與一個微型發光二極體元件120重疊的溝槽115數目為兩個，如第1D圖所繪示。在另一些實施例中，與一個微型發光二極體元件120重疊的溝槽115數目為三個。在又一些實施例中，與一個微型發光二極體元件120重疊的溝槽115數目為四個。
第3A圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。第3B圖為第3A圖之微型發光二極體載板的上視示意圖，且第3A圖是沿著第3B圖中的剖線A-A’所繪製。第3C圖為第3A圖中區域R3的放大剖面示意圖。第3D圖為第3A圖中區域R4之放大剖面示意圖。第3A圖至第3D圖分別相似於第1A圖至第1D圖。在第3A圖至第3D圖中，相同於第1A圖至第1D圖所繪示的元件使用相同的標號表示。為了簡化說明，關於相同於第1A圖至第1D圖所繪示的元件及其形成製程步驟，在此不再詳述。
第3A圖所繪示的微型發光二極體載板與第1A圖所繪示的微型發光二極體載板相似，差異在於第3A圖所繪示的基板110包括第一溝槽115a及第二溝槽115b。請同時參照第3A圖及第 3B圖，當從Z軸方向觀察時，第一溝槽115a及第二溝槽115b皆為環形且排列成為同心形狀。第一溝槽115a形成於周邊區域20中，且第二溝槽115b形成於中心區域10中。在中心區域10中，兩個相鄰的第二溝槽115b間隔一第一間距S1。在周邊區域20中，兩個相鄰的第一溝槽115a間隔一第二間距S2。第二間距S2小於第一間距S1。換言之，在本實施例中，圖案化結構在中心區域10具有第一圖案密度，在周邊區域20具有第二圖案密度，且第一圖案密度小於第二圖案密度。
在一些情況中，基板110的中心區域10也可能會發生翹曲。相較於在周邊區域20的翹曲程度，在中心區域10的翹曲程度可能會比較輕微。在本實施例中，第一溝槽115a及第二溝槽115b分別形成於基板110的周邊區域20與中心區域10上。如上所述，可降低基板110的翹曲程度，並且能夠減少或避免微型發光二極體元件120受損或毀壞。如此一來，能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。再者，在本實施例中，依據翹曲程度的不同而調整圖案化結構的圖案密度。例如，在翹曲程度較高的區域中，圖案化結構的圖案密度較高。因此，可進一步改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。為了明顯降低基板110的翹曲程度，可將第二間距S2相對於第一間距S1的比率S2/S1控制在特定的範圍。在一些實施例中，第二間距S2相對於第一間距S1的比率S2/S1為0.1-0.8。在另一些實施例中，第二間距S2相對於第一間距S1的比率S2/S1為0.2-0.6。在又一些實施例中，第二間距S2相對 於第一間距S1的比率S2/S1為0.3-0.4。
此外，第一溝槽115a的深度Ta1與第二溝槽115b的深度Tb1可彼此相同或彼此不同。在一些實施例中，第一溝槽115a的深度Ta1與第二溝槽115b的深度Tb1各自獨立地落入溝槽深度T2的上述範圍之中。第一溝槽115a的寬度Wa1與第二溝槽115b的寬度Wb1可彼此相同或彼此不同。在一些實施例中，第一溝槽115a的寬度Wa1與第二溝槽115b的寬度Wb1各自獨立地落入溝槽寬度W2的上述範圍之中。
第4圖為本發明另一些實施例之基板110的上視示意圖。第4圖所繪示的基板110與第1B圖所繪示的基板110相似，差異在於第4圖所繪示的溝槽115X的排列方式不同。請參照第4圖，當從Z軸方向觀察時，複數個溝槽115X彼此間隔排列，且溝槽115X的每一者由基板110的邊緣向中心區域10延伸。在本實施例中，所有的溝槽115X只形成於周邊區域20中。因此，若周邊區域20的翹曲程度明顯大於中心區域10的翹曲程度，則使用本實施例的微型發光二極體載板能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。在一些實施例中，溝槽115X的深度落入溝槽深度T2的上述範圍之中，且溝槽115X的寬度落入溝槽寬度W2的上述範圍之中。
第5圖為本發明另一些實施例之基板110的上視示意圖。第5圖所繪示的基板110與第4圖所繪示的基板110相似，差異在於第5圖所繪示的基板110為圓形。請參照第5圖，當從Z軸方向 觀察時，複數個溝槽115Y彼此間隔排列，且溝槽115Y的每一者由基板110的邊緣向中心區域10延伸。再者，所有的溝槽115Y只形成於周邊區域20中。如上所述，若周邊區域20的翹曲程度明顯大於中心區域10的翹曲程度，則使用本實施例的微型發光二極體載板能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。在一些實施例中，溝槽115Y的深度落入溝槽深度T2的上述範圍之中，且溝槽115Y的寬度落入溝槽寬度W2的上述範圍之中。
第6A圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。第6B圖為第6A圖之微型發光二極體載板的上視示意圖，且第6A圖是沿著第6B圖中的剖線A-A’所繪製。第6A圖及第6B圖分別相似於第1A圖及第1B圖。在第6A圖及第6B圖中，相同於第1A圖及第1B圖所繪示的元件使用相同的標號表示。為了簡化說明，關於相同於第1A圖至第1D圖所繪示的元件及其形成製程步驟，在此不再詳述。
請參照第6A圖，圖案化結構包括形成於基板110的第一表面110a上的緩衝材145。請參照第6B圖，當從Z軸方向觀察時，緩衝材145位於周邊區域20中且環繞中心區域10。在本實施例中，緩衝材145形成於基板110的周邊區域20的第一表面110a上。當輸送保持器102對因熱應力發生彎曲(例如，基板110邊緣朝接收基板130靠近)的基板110施加壓力時，可藉由緩衝材145的設置平衡中心區域10與周邊區域20所承受的壓力。如此一來，能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。
為了平衡中心區域10與周邊區域20的微型發光二極體元件120所承受的壓力，可將緩衝材145的位置與厚度控制在特定的範圍。請參照第6A圖，基板110的厚度為T1，且緩衝材145具有一厚度T3。在一些實施例中，緩衝材145的厚度T3為基板110厚度T1的5-30%。在一些實施例中，為了進一步降低熱應力的累積，緩衝材145的材料可具有高導熱係數，例如，金屬薄膜。再者，為了提供較佳的緩衝效果，緩衝材145的材料可具有低楊氏係數(Young’s modulus)。在一些實施例中，緩衝材145的材料可為楊氏係數範圍2.5GPa至10GPa的有機材料，例如，苯並環丁烯(Benzocyclobutene,BCB)、聚醯亞胺(PI)或其他合適的有機材料。
在第6A圖中，緩衝材145的寬度是從頂部到底部均一的。在一些實施例中，緩衝材145的寬度是從頂部到底部逐漸縮窄的。在本說明書中，所謂「緩衝材145的寬度」，是指緩衝材145的頂部(即，與輸送保持器102接觸的部分)的寬度。為了使壓力更有效地分散於整個微型發光二極體載板，可將緩衝材145的寬度控制在特定的範圍。請參照第6A圖，周邊區域20的寬度為W4，且緩衝材145具有寬度W3。在一些實施例中，緩衝材145寬度W3為寬度W4的20-90%。在另一些實施例中，緩衝材145寬度W3為寬度W4的30-70%。在又一些實施例中，緩衝材145寬度W3為寬度W4的40-60%。
第7圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元 件的轉移製程所對應的剖面示意圖。第7圖相似於第1A圖。在第7圖中，相同於第1A圖所繪示的元件使用相同的標號表示。為了簡化說明，關於相同於第1A圖所繪示的元件及其形成製程步驟，在此不再詳述。
請參照第7圖，圖案化結構包括形成於基板110的第一表面110a上的突出部155。可藉由部分蝕刻並移除基板110的周邊區域20而形成突出部155。當從Z軸方向觀察時，突出部155位於中心區域10中。在本實施例中，突出部155形成於基板110的中心區域10的第一表面110a上。當輸送保持器102對基板110施加壓力時，壓力會集中於中心區域10。再者，位於周邊區域20的基板110並未直接接觸輸送保持器102，且在基板110與輸送保持器102之間存在部分空間。當輸送保持器102對基板110施加壓力時，大部分的壓力施加於中心區域10，進而減少或緩和位於周邊區域20的微型發光二極體元件120所承受的壓力。因此，可減少或避免周邊區域20的微型發光二極體元件120受損或毀壞。如此一來，能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。
為了明顯減少位於周邊區域20的微型發光二極體元件120所承受的壓力，可將突出部155的高度控制在特定的範圍。請參照第7圖，基板110的中心區域10厚度為T1，且突出部155具有一突出部高度T4，在本實施例中，突出部高度T4是指相對周邊區域20的上表面突出的高度。在一些實施例中，突出部高度T4為厚度T1的5-50%。在另一些實施例中，突出部高度T4為厚度T1的 10-30%。若突出部高度T4太大，則會導致中心區域10受力遠超過周邊區域20。如此將導致中心區域10的微型發光二極體元件120被壓壞。另一方面，若突出部高度T4太小，則無法明顯減少周邊區域20所承受的壓力。
第8圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。第8圖相似於第1A圖。在第8圖中，相同於第1A圖所繪示的元件使用相同的標號表示。為了簡化說明，關於相同於第1A圖所繪示的元件及其形成製程步驟，在此不再詳述。
請參照第8圖，圖案化膜160貼合於基板110的第一表面110a上。圖案化膜160包括平坦部160a及突出部160b。在一些實施例中，可全面地形成一薄膜於第一表面110a上，接著部分地移除周邊區域20的薄膜，藉以形成圖案化膜160。在另一些實施例中，可全面地形成一薄膜於第一表面110a上，接著只在中心區域10部分地形成相同的薄膜，藉以形成圖案化膜160。當從Z軸方向觀察時，突出部160b位於中心區域10中。在本實施例中，突出部160b形成於基板110的中心區域10的第一表面110a上。如上所述，當輸送保持器102對基板110施加壓力時，壓力會集中於中心區域10，且可減少或緩和位於周邊區域20的微型發光二極體元件120所承受的壓力。因此，可減少或避免微型發光二極體元件120受損或毀壞。如此一來，能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。在一些實施例中，為了進一步降低熱應力的累積，圖案化膜160的材料可 具有高導熱係數，例如，金屬薄膜。再者，為了提供較佳的緩衝效果，圖案化膜160的材料可具有低楊氏係數(Young’s modulus)。在一些實施例中，圖案化膜160的材料可為楊氏係數範圍2.5GPa至10GPa的有機材料，例如，苯並環丁烯(Benzocyclobutene,BCB)、聚醯亞胺(PI)、或其他合適的有機材料。
為了明顯減少位於周邊區域20的微型發光二極體元件120所承受的壓力，可將突出部160b的高度控制在特定的範圍。請參照第8圖，基板110的厚度為T1，且突出部160b具有一突出部高度T5。在一些實施例中，突出部高度T5為基板110厚度T1的5-50%。在另一些實施例中，突出部高度T5為基板110厚度T1的10-30%。
為了使壓力更有效地集中於中心區域10，可將突出部160b的寬度控制在特定的範圍。請參照第8圖，基板110的寬度為W6，且突出部160b具有一突出部寬度W5。在一些實施例中，突出部寬度W5為寬度W6的5-70%。在另一些實施例中，突出部寬度W5為寬度W6的10-50%。在又一些實施例中，突出部寬度W5為寬度W6的15-25%。在本實施例中，突出部寬度W5為寬度W6的50%。
此外，若是接合層150的熱膨脹係數與基板110的熱膨脹係數不同，也可能導致基板110發生翹曲或彎折。在這種情況中，若第一表面110a上形成與接合層150具有相同或相近熱膨脹係數的圖案化膜160，則在基板110上下兩個表面的熱應力可相互抵銷。如此一來，也可避免基板110發生翹曲或彎折，進而能夠大幅 改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。在一些實施例中，圖案化膜160的熱膨脹係數及厚度與接合層150的熱膨脹係數及厚度相同或相近。
第9A圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。第9B圖為第9A圖之微型發光二極體載板的下視示意圖，且第9A圖是沿著第9B圖中的剖線A-A’所繪製。第9C圖為第9A圖中區域R5的放大剖面示意圖。第9D圖為第9A圖中區域R6之放大剖面示意圖。第9A圖至第9D圖分別相似於第1A圖至第1D圖。在第9A圖至第9D圖中，相同於第1A圖至第1D圖所繪示的元件使用相同的標號表示。為了簡化說明，關於相同於第1A圖至第1D圖所繪示的元件及其形成製程步驟，在此不再詳述。
第9A圖所繪示的微型發光二極體載板與第1A圖所繪示的微型發光二極體載板相似，差異在於第9A圖所繪示的溝槽115的位置不同。請同時參照第9A圖到第9D圖，圖案化結構形成於基板110的第二表面110b上，且此圖案化結構包括複數個溝槽115。可藉由合適的製程(例如，蝕刻製程)形成溝槽115。在一些實施例中，當從Z軸方向觀察時，這些溝槽115為環形且排列成為同心形狀。基板110為矩形，且複數個溝槽115為同心的矩形環，如第9B圖所繪示。在基板110的周邊區域20中，一個微型發光二極體元件120對應到至少一個溝槽115，如第9D圖所繪示。在本實施例中，所有的溝槽115只形成於周邊區域20中，且溝槽115的每一者與相鄰的溝槽115間隔一特定距離。換言之，在本實施例中，圖案化結 構在中心區域10具有第一圖案密度(第一圖案密度為0)，在周邊區域20具有第二圖案密度，且第一圖案密度小於第二圖案密度。
如上所述，各材料間的熱膨脹係數不同或加熱製程的不均勻，可能導致基板110發生翹曲或彎折。在本實施例中，藉由形成溝槽115於第二表面110b上，可使位於周邊區域20的基板110以及接合層150變得不連續。換言之，在周邊區域20中，可減少或避免因熱膨脹係數差異所引起的翹曲或彎曲。如此一來，可減少或避免微型發光二極體元件120受損或毀壞，進而能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。
請參照第9D圖，接合層150的厚度為T6，且溝槽115的每一者具有一溝槽深度T7。溝槽深度T7大於厚度T6。
在第9D圖中，溝槽115的寬度是從頂部到底部均一的。在一些實施例中，溝槽115的寬度是從接合層150往基板110逐漸縮窄的。在本說明書中，所謂「溝槽115的寬度」，是指溝槽115在接合層150與微型發光二極體元件120接觸的部分的寬度。若溝槽115的寬度太小，則難以降低基板110的翹曲程度。另一方面，若溝槽115的寬度太大(例如，大於微型發光二極體元件120的寬度)，則溝槽的位置不存在接合層150而無法與微型發光二極體元件120接合。可將溝槽115的寬度控制在特定的範圍。請參照第9D圖，微型發光二極體元件120具有一元件寬度為W1，且溝槽115的每一者具有一溝槽寬度W2。溝槽寬度W2小於元件寬度W1。更具體而言，在一些實施例中，溝槽寬度W2為元件寬度W1的5-50%。在另一些實施例中，溝槽寬度W2為元件寬度W11的10-35%，且每一微型發光二極體元件120對應多個溝槽115。
溝槽115的圖案密度(即，單位面積內溝槽115的數目)越高，降低基板110翹曲的效果越佳。然而，若溝槽115的圖案密度太高，則接合層150對發光二極體元件120的黏性不足，容易導致發光二極體元件120脫落。若溝槽115的圖案密度太低，則難以降低基板110的翹曲程度，也難以減少微型發光二極體元件120所承受的壓力。可將溝槽115的密度控制在特定的範圍。例如，與一個微型發光二極體元件120重疊的溝槽115數目為一個以上。在本實施例中，與一個微型發光二極體元件120重疊的溝槽115數目為兩個，如第9D圖所繪示。在另一些實施例中，與一個微型發光二極體元件120重疊的溝槽115數目為三個。在又一些實施例中，與一個微型發光二極體元件120重疊的溝槽115數目為四個。
第10A圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。第10B圖為第10A圖之微型發光二極體載板的下視示意圖，且第10A圖是沿著第10B圖中的剖線A-A’所繪製。第10C圖為第10A圖中區域R7的放大剖面示意圖。第10D圖為第10A圖中區域R8之放大剖面示意圖。第10A圖至第10D圖分別相似於第3A圖至第3D圖。在第10A圖至第10D圖中，相同於第3A圖至第3D圖所繪示的元件使用相同的標號表示。為了簡化說明，關於相同於第3A圖至第3D圖所繪示的元件及其形成製程步驟，在此不再詳述。
第10A圖所繪示的微型發光二極體載板與第3A圖所繪示的微型發光二極體載板相似，差異在於第10A圖所繪示的第一溝槽115a及第二溝槽115b的位置不同。請同時參照第10A圖到第10D圖，圖案化結構形成於基板110的第二表面110b上，且此圖案化結構包括複數個第一溝槽115a及複數個第二溝槽115b。當從Z軸方向觀察時，第一溝槽115a及第二溝槽115b皆為環形且排列成為同心形狀。在本實施例中，基板110為矩形，且複數個溝槽115為同心的矩形環，如第10B圖所繪示。第一溝槽115a形成於周邊區域20中，且第二溝槽115b形成於中心區域10中。在中心區域10中，兩個相鄰的第二溝槽115b間隔一第一間距S1。在周邊區域20中，兩個相鄰的第一溝槽115a間隔一第二間距S2。第二間距S2小於第一間距S1。換言之，在本實施例中，圖案化結構在中心區域10具有第一圖案密度，在周邊區域20具有第二圖案密度，且第一圖案密度小於第二圖案密度。
在本實施例中，第一溝槽115a及第二溝槽115b分別形成於基板110的周邊區域20與中心區域10上。如上所述，可降低基板110的翹曲程度，並且能夠減少或避免微型發光二極體元件120受損或毀壞。如此一來，能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。再者，在本實施例中，依據翹曲程度的不同而調整圖案化結構的圖案密度。因此，可進一步改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。可將第二間距S2相對於第一間距S1的比率S2/S1控制在特定的範圍。在一些實施例中，第二間距S2相對於第一間距S1的比率S2/S1為0.1-0.8。在另一些實施例中，第二間距S2相對於第一間距S1的比率S2/S1為0.2-0.6。在又一些實施例中，第二間距S2相對於第一間距S1的比率S2/S1為0.3-0.4。
此外，第一溝槽115a的深度Ta2與第二溝槽115b的深度Tb2可彼此相同或彼此不同。在一些實施例中，第一溝槽115a的深度Ta2與第二溝槽115b的深度Tb2各自獨立地大於接合層150的厚度T6。第一溝槽115a的寬度Wa2與第二溝槽115b的寬度Wb2可彼此相同或彼此不同。在一些實施例中，第一溝槽115a的寬度Wa2與第二溝槽115b的寬度Wb2各自獨立地落入溝槽寬度W2的上述範圍之中。
第11圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。第11圖相似於第1A圖。在第11圖中，相同於第1A圖所繪示的元件使用相同的標號表示。為了簡化說明，關於相同於第1A圖所繪示的元件及其形成製程步驟，在此不再詳述。
請參照第11圖，在本實施例中，微型發光二極體載板包括具有中心區域10及周邊區域20的基板結構。此基板結構包括基板110及接合層150形成於基板110的下表面。此微型發光二極體載板包括複數個微型發光二極體元件120設置於接合層150上且形成一陣列。接合層150在中心區域10具有第一厚度T8，且在周邊區域20具有一第二厚度T9。第一厚度T8不同於第二厚度T9，在本實施例中，第一厚度T8大於第二厚度T9。換言之，接合層150是圖案化的接合層。可全面地形成接合層150於基板110的下表面，接著部分地移除周邊區域20的接合層150，藉以形成如第11圖所繪示的圖案化的接合層150。在另一些實施例中，可全面地形成接合層150於第二表面110b上，接著只在中心區域10部分地形成接合層150，藉以形成如第11圖所繪示的圖案化的接合層150。在本實施例中，接合層150是形成於基板110的下表面之圖案化結構。
如上所述，若是接合層150的熱膨脹係數與基板110的熱膨脹係數不同，可能導致基板110發生翹曲或彎折。在本實施例中，圖案化的接合層150在中心區域10的厚度大於在周邊區域20的厚度。當位於中心區域10的微型發光二極體元件120接觸到接收基板130時，熱能會傳導至基板110中，且會導致基板110的周邊區域20朝向接收基板130而發生翹曲。當基板110發生此翹曲時，位於周邊區域20的微型發光二極體元件120會向下移動而與接收基板130接觸。在本實施例中，輸送保持器102可將基板110固定在此特定的高度位置，且不需要對基板110施加額外的壓力。換言之，在本實施例中，藉由圖案化的接合層150與基板110的翹曲，能夠使所有的微型發光二極體元件120與接收基板130接合。如此一來，可避免微型發光二極體元件120因壓力而受損，進而能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。
為了使位於周邊區域20的微型發光二極體元件120與接收基板130接觸，可將第一厚度T8相對於第二厚度T9的比率T8/T9控制在特定的範圍。在一些實施例中，第一厚度T8相對於第二厚度T9的比率T8/T9為1.1-3.0。在另一些實施例中，第一厚度T8相對於第二厚度T9的比率T8/T9為1.3-2.0。
應可理解的是，第1B圖及第5圖所繪示的基板110的形狀僅用於說明，並非用以限定本發明。舉例而言，從Z軸方向觀察基板110時，基板110可為三角形、平行四邊形、正多邊、不規則多邊形、橢圓形或其他合適之形狀。再者，溝槽的數量及其排列方式也僅用於說明，並非用以限定本發明。此外，第11圖所繪示的接合層150的形狀也僅用於說明，並非用以限定本發明。舉例而言，接合層150的剖面輪廓也可以是從中心區域10朝向周邊區域20逐漸變薄的三角形或梯形。本發明所屬技術領域中具有通常知識者當可任意修飾或組合本說明書的實施例所揭示的技術概念。舉例而言，在第1B圖中，基板110可為圓形，且複數個溝槽115為同心的圓形環。舉例而言，可將第4圖的溝槽115X或第5圖的溝槽115Y形成於基板的第二表面(即，下表面)。
綜上所述，在本發明實施例所提供之微型發光二極體載板中，在基板結構的第一表面或第二表面形成圖案化結構，藉此可減少或避免基板結構產生翹曲或彎折，或者，可減少或避免微型發光二極體元件在轉移製程中受到損傷。如此一來，能夠大幅改善微型發光二極體結構的可靠度、良率及耐久性。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可作任意之更動與潤飾，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。
10:中心區域20:朝向周邊區域102:輸送保持器110:基板110a:第一表面110b:第二表面115、115X、115Y:溝槽115a:第一溝槽115b:第二溝槽120:微型發光二極體元件120a:上表面120b:下表面122:第一半導體層124:發光層126:第二半導體層128:絕緣層130:接收基板132:接合墊140a:第一電極140b:第二電極145:緩衝材150:接合層155:突出部160:圖案化膜160a:平坦部160b:突出部D1:第一直線距離D2:第二直線距離R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8:區域S1:第一間距S2:第二間距T1:基板厚度T2、T7:溝槽深度T3:緩衝材厚度T4、T5:突出部高度T6:接合層厚度T8:第一厚度T9:第二厚度Ta1、Ta2、Tb1、Tb2:溝槽深度W1:元件寬度W2:溝槽寬度W3:緩衝材寬度W4:周邊區域寬度W5:突出部寬度W6:基板寬度Wa1、Wa2、Wb1、Wb2:溝槽寬度
藉由以下的詳細描述配合所附圖式，可以更加理解本發明實施例的內容。需強調的是，根據產業上的標準慣例，許多部件(feature)並未按照比例繪製。事實上，為了能清楚地討論，各種部件的尺寸可能被任意地增加或減少。 第1A圖為本發明一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。 第1B圖為第1A圖之微型發光二極體載板的上視示意圖。 第1C圖為第1A圖中區域R1的放大剖面示意圖。 第1D圖為第1A圖中區域R2的放大剖面示意圖。 第2A圖及第2B圖為本發明一些實施例之微型發光二極體元件的剖面示意圖。 第3A圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。 第3B圖為第3A圖之微型發光二極體載板的上視示意圖。 第3C圖為第3A圖中區域R3的放大剖面示意圖。 第3D圖為第3A圖中區域R4之放大剖面示意圖。 第4圖為本發明另一些實施例之基板的上視示意圖。 第5圖為本發明另一些實施例之基板的上視示意圖。 第6A圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。 第6B圖為第6A圖之微型發光二極體載板的上視示意圖。 第7圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。 第8圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。 第9A圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。 第9B圖為第9A圖之微型發光二極體載板的下視示意圖。 第9C圖為第9A圖中區域R5的放大剖面示意圖。 第9D圖為第9A圖中區域R6之放大剖面示意圖。 第10A圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。 第10B圖為第10A圖之微型發光二極體載板的下視示意圖。 第10C圖為第10A圖中區域R7的放大剖面示意圖。 第10D圖為第10A圖中區域R8之放大剖面示意圖。 第11圖為本發明另一些實施例之微型發光二極體元件的轉移製程所對應的剖面示意圖。
10:中心區域
20:朝向周邊區域
102:輸送保持器
110:基板
110a:第一表面
115:溝槽
120:微型發光二極體元件
130:接收基板
132:接合墊
150:接合層
R1、R2:區域

Claims (14)

  1. 一種微型發光二極體載板，包括：一基板結構，具有一第一表面及一第二表面且具有一中心區域及位於該中心區域外側的一周邊區域，其中一直線依序通過該中心區域的一中心點、該中心區域的一邊緣、該周邊區域及該基板結構的一邊緣，從該中心區域的該中心點到該基板結構的該邊緣具有一第一直線距離，從該中心點到該中心區域的該邊緣具有一第二直線距離，且該第二直線距離不大於該第一直線距離的0.8倍；複數個微型發光二極體元件，其中該等微型發光二極體元件形成一陣列且位於該基板結構的該第二表面上；以及一圖案化結構，形成於該基板結構的該第一表面或該第二表面上，其中該圖案化結構在該中心區域具有一第一圖案密度，該圖案化結構在該周邊區域具有一第二圖案密度，且該第一圖案密度不同於該第二圖案密度，其中該圖案化結構包括：複數個溝槽，形成於該基板結構的該第一表面上，其中該等溝槽只形成於該周邊區域中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微型發光二極體載板，其中該等溝槽由該基板結構的該邊緣向該中心區域延伸且間隔排列。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之微型發光二極體載板，其中該圖案化結構包括：複數個溝槽，形成於該基板結構的該第一表面上，該等溝槽為環形且排列成為同心形狀。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之微型發光二極體載板，其中在該中心區域中，兩個相鄰的該等溝槽間隔一第一間距；在該周邊區域中，兩個相鄰的該等溝槽間隔一第二間距，且該第二間距小於該第一間距。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之微型發光二極體載板，其中該等溝槽只形成於該周邊區域中。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之微型發光二極體載板，其中該基板結構具有一厚度，該等溝槽的每一者具有一溝槽深度，且該溝槽深度為該厚度的10-70%。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之微型發光二極體載板，其中該等微型發光二極體元件的每一者具有一元件寬度，該等溝槽的每一者具有一溝槽寬度，且該溝槽寬度小於該元件寬度。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之微型發光二極體載板，其中與一個微型發光二極體元件重疊的溝槽數目為一個以上。
  9. 一種微型發光二極體載板，包括：一基板結構，具有一第一表面及一第二表面且具有一中心區域及位於該中心區域外側的一周邊區域，其中一直線依序通過該中心區域的一中心點、該中心區域的一邊緣、該周邊區域及該基板結構的一邊緣，從該中心區域的該中心點到該基板結構的該邊緣具有一第一直線距離，從該中心點到該中心區域的該邊緣具有一第二直線距離，且該第二直線距離不大於該第一直線距離的0.8倍；複數個微型發光二極體元件，其中該等微型發光二極體元件形成 一陣列且位於該基板結構的該第二表面上；以及一圖案化結構，形成於該基板結構的該第一表面或該第二表面上，其中該圖案化結構在該中心區域具有一第一圖案密度，該圖案化結構在該周邊區域具有一第二圖案密度，且該第一圖案密度不同於該第二圖案密度，其中該圖案化結構包括：一緩衝材，形成於該基板結構的該第一表面上並位於該周邊區域，其中該緩衝材環繞該中心區域。
  10. 一種微型發光二極體載板，包括：一基板結構，具有一第一表面及一第二表面且具有一中心區域及位於該中心區域外側的一周邊區域，其中一直線依序通過該中心區域的一中心點、該中心區域的一邊緣、該周邊區域及該基板結構的一邊緣，從該中心區域的該中心點到該基板結構的該邊緣具有一第一直線距離，從該中心點到該中心區域的該邊緣具有一第二直線距離，且該第二直線距離不大於該第一直線距離的0.8倍；複數個微型發光二極體元件，其中該等微型發光二極體元件形成一陣列且位於該基板結構的該第二表面上；以及一圖案化結構，形成於該基板結構的該第一表面或該第二表面上，其中該圖案化結構在該中心區域具有一第一圖案密度，該圖案化結構在該周邊區域具有一第二圖案密度，且該第一圖案密度不同於該第二圖案密度，其中該圖案化結構包括：一突出部，形成於該基板結構的該第一表面上並位於該中心區域。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之微型發光二極體載板，其中該突出部是藉由蝕刻該基板結構的該周邊區域而形成。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之微型發光二極體載板，其中該突出部是藉由在該基板結構的該第一表面上貼合一圖案化膜而形成。
  13. 一種微型發光二極體載板，包括：一基板結構，具有一第一表面及一第二表面且具有一中心區域及位於該中心區域外側的一周邊區域；複數個微型發光二極體元件，其中該等微型發光二極體元件形成一陣列且位於該基板結構的該第二表面上；以及一圖案化結構，形成於該基板結構的該第一表面或該第二表面上，其中該圖案化結構在該中心區域具有一第一圖案密度，該圖案化結構在該周邊區域具有一第二圖案密度，且該第一圖案密度不同於該第二圖案密度，其中該圖案化結構包括：複數個溝槽，形成於該基板結構的該第二表面上，其中該等溝槽的排列密度由該周邊區域朝該中心區域減少。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之微型發光二極體載板，其中該等溝槽只排列於該周邊區域。
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