CN106058001B - 半导体发光装置、其转移头及转移半导体发光装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体发光装置、其转移头及转移半导体发光装置的方法。该转移半导体发光装置的方法包括以下步骤:面对具有未掺杂半导体层的半导体发光装置定位具有头电极的转移头,所述半导体发光转置布置在载体基板上;将所述转移头的头电极移动至接近所述半导体发光装置的所述未掺杂半导体层;将电压施加到所述头电极,以便通过静电力将附着力提供到所述未掺杂半导体层;以及拾取所述半导体发光装置并且向基础基板转移所述半导体发光装置。
Description
技术领域
本发明涉及使用半导体发光装置的显示装置以及该显示装置的制造方法,更具体地,涉及半导体发光装置、半导体发光装置的转移头、以及转移半导体发光装置的方法。
背景技术
近年来,在显示器技术领域中已开发了具有诸如纤薄外形、柔性等这样的优异特性的显示装置。与之相反,目前商业化的主要显示器的代表为液晶显示器(LCD)和有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)。然而,针对LCD,存在诸如响应时间慢、实现柔性困难这样的问题,针对AMOLED,存在诸如短寿命、产量少以及低柔性这样的缺点。
此外,发光二极管(LED)是用于将电流转化成光的公知发光装置,并且因为在1962年利用GaAsP化合物半导体的红色LED已经商业化了,所以与基于GaP:N的绿色LED一起,发光二极管(LED)已经用作在包括信息通信装置的电子装置中显示图像的光源。因此,可使用半导体发光装置来实现柔性显示器,从而提出了用于解决这些问题的方案。
对于利用半导体发光装置的柔性显示器,多个半导体发光装置被生长在晶片上,并且然后将被转移到对应于多个柔性显示器的像素的位置。然而,该转移工艺效率低,且导致产量小和可靠性差。
发明内容
因此,本详细说明的一方面是为了提供具有高可靠性的转移半导体发光装置的新方法。更具体地,本发明是为了提供以更大夹持力转移半导体发光转置的方法,以及转移装置。
本详细说明的另一方面是为了提供适合于转移半导体发光装置的方法的半导体发光装置,以及转移头。
为了达到这些和其它优点,并且依照在此实施和广泛描述的该说明书的目的,在一个方面中,本发明提供了一种半导体发光装置,其包括:第一导电电极和第二导电电极;第一导电半导体层,所述第一导电电极在其中形成;第二导电半导体层,其与所述第一导电半导体层重叠,并且具有形成所述第二导电电极处的一个表面;以及未掺杂半导体层,其形成在所述第二导电半导体层的另一个表面,其中所述第二导电电极从所述第二导电半导体层的一个表面延伸至所述未掺杂半导体层的侧表面,并且从所述未掺杂半导体层的侧表面突出。
在另一方面,本发明提供了一种半导体发光装置的转移头,其包括:基础基板;凸起,其从所述基础基板突出;以及,头电极,其布置在所述凸起处,以便通过向半导体发光装置的未掺杂半导体层充电来产生静电力。
在又一方面,本发明提供了一种转移半导体发光装置的方法,其包括以下步骤:定位具有头电极的转移头,以便面对具有未掺杂半导体层的半导体发光装置,所述半导体发光转置布置在载体基板上;将所述转移头的头电极移动至接近所述半导体发光装置的所述未掺杂半导体层;将电压施加到所述头电极,以便通过静电力将附着力提供到所述未掺杂半导体层;以及,拾取所述半导体发光装置,并且将其转移到所述转移头。
此外,本申请的适用范围将从以下给出的详细描述变得更加显而易见。然而,应当理解的是,该详细描述和具体示例仅通过例示的方式给出,由于本发明的各种变型和修改将对于本领域技术人员是显而易见的,所以同时指示了本发明的优选实施方式。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解,并构成本说明书的一部分,附图例示了示例性实施方式,并且与本说明书一起用来解释本发明的原理。
在附图中:
图1是例示了利用根据本发明的实施方式的半导体发光装置的显示装置的概念图;
图2是在图1中部分‘A’的部分放大图,
图3A和图3B是沿图2中的线B-B和线C-C截取的截面图;
图4是例示了图3中的倒装芯片型半导体发光装置的概念图;
图5A至图5C是例示了用于实现与倒装芯片型半导体发光装置相关的颜色的各种形式的概念图;
图6是例示了制造利用根据本发明的半导体发光装置的显示装置的方法的截面图;
图7是例示了利用根据本发明的另一个实施方式的半导体发光装置的显示装置的立体图;
图8是沿图7中的D-D线截取的截面图;
图9是例示了图8中的竖直型半导体发光装置的概念图;
图10是图1中的部分‘A’的放大图,其例示了新结构的半导体发光装置所应用到的本发明的另一个实施方式;
图11A是沿图10中的线‘E-E’截取的截面图;
图11B是沿图10中的线‘F-F’截取的截面图;
图12是例示了图11A的倒装芯片型半导体发光装置的概念图;
图13A和图13B是根据本发明实施方式的半导体发光装置的转移头的截面图和立体图;
图14是例示了利用图13A的转移头来转移半导体发光装置的操作的概念图;
图15A至图15G是例示了利用图13A的转移头来制造具有半导体发光装置的显示装置的方法的截面图;以及
图16、图17和图18是例示了用于转移根据本发明实施方式的半导体发光装置的转移头的另一个实施方式的截面图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图详细描述在此公开的实施方式,并且尽可能在所有附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的构件,并且将省略它们的多余描述。用于在以下描述公开中的组成元件的后缀“模块”或“单元”仅旨在用于说明书的简单描述,并且后缀自身不给出任何特定含义或功能。另外,附图仅被例示成简单地解释本发明的概念,并且因此,它们不应该被解释成通过附图限制在此公开的技术的概念。此外,当诸如层、区域或基板这样的元件被称为在另一个元件之“上”时,则其可直接地是在该另一个元件之上,或者还可在所述元件和所述另一个元件之间插入中间元件。
在此公开的显示装置包括:便携电话、智能电话、手提电脑、数字广播终端、个人数字助理(PDA)、便携多媒体播放器(PMP)、导航仪、触屏平板计算机(slate PC)、平板计算机(tablet PC)、超级笔记本、数字电视、台式计算机等。然而,在此公开的构造可适用于任何可显示装置,即使它是将在以后开发的新产品类型。
图1是例示了利用根据本发明的实施方式的半导体发光装置的显示装置的概念图。根据该图,可利用柔性显示器来显示在显示器100的控制器中处理的信息。柔性显示器包括:柔性显示器、可弯曲显示器、可扭卷显示器、可折叠显示器和可卷曲显示器。例如,在现有技术中,柔性显示器可以是在纤薄和柔性的基板上制造的显示器,同时保持平板显示器的显示特性,该纤薄和柔性的基板可像一页纸一样扭曲、弯曲、折叠或卷曲。
在柔性显示器不是弯曲构造(例如,具有无限曲率半径的构造,在下文中被称为“第一构造”)的情况下,柔性显示器的显示区域变成平面。在柔性显示器在第一构造中通过外力而弯曲的构造(例如,具有有限曲率半径的构造,在下文中被称为“第二构造”)的情况下,其显示区域变成了弯曲的表面。如图1所示,在第二构造中显示的信息可以是在弯曲表面上显示的视觉信息。可通过单独地控制以矩阵形式设置的子像素的光发射,来实现视觉信息。子像素表示用于实现一个颜色的最小单元。
通过半导体发光装置可实现柔性显示器的子像素。根据本发明,发光二极管(LED)被例示为一种类型的半导体发光装置。发光二极管可以小尺寸形成,以通过其来执行子像素的作用,即使在第二构造中也可通过其来执行子像素的作用。
在下文中,将参照附图来详细地描述利用发光二极管实现的柔性显示器。图2是在图1中部分‘A’的部分放大图,并且图3A和图3B是在图2中沿线B-B和线C-C截取的截面图,图4是例示了在图3中的倒装芯片型半导体发光装置的概念图,而图5A至图5C是例示了用于实现与倒装芯片型半导体发光装置有关的颜色的各种形式的概念图。
图2、图3A和图3B例示了利用无源矩阵(PM)型半导体发光装置的显示装置100。然而,以下示例还适用于有源(AM)型半导体发光装置。
显示装置100包括:基板110、第一电极120、导电粘附层130、第二电极140和多个半导体发光装置150。基板110包括了柔性基板。例如,基板110可包含玻璃或聚酰亚胺(PI)以实现柔性显示装置。此外,如果它是柔性材料,则可使用诸如聚乙烯奈(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等这样的任何一个。此外,基板110可以是透明材料和非透明材料中的任何一种。
基板110可以是与第一电极120一起设置的接线基板,并且因此可在基板110上放置第一电极120。如图3A所示,在放置有第一电极120的基板110上设置绝缘层160,并且在绝缘层160上放置辅助电极170。在此情况下,其中在基板110上沉积绝缘层160的构造可以是单接线基板。更具体地,可将绝缘层160并入到具有诸如聚酰亚胺(PI)、PET、PEN等这样的绝缘和柔性材料的基板110中,以形成单接线基板。
辅助电极170作为用于将第一电极120电连接到半导体发光装置150的电极,放置在在绝缘层160上,并且设置为对应于第一电极120的位置。例如,辅助电极170具有点(dot)形状,并且可通过穿过绝缘层160的电极孔171电连接到第一电极120。可通过在通孔(viahole)中填充导电材料来形成电极孔171。
此外,在绝缘层160的一个表面上形成导电粘附层130,但是本发明不限于此。例如,有可能还具有这样的结构,其中在不具有绝缘层160的基板110上设置导电粘附层130。导电粘附层130在其中在基板110上设置导电粘附层130的结构中执行绝缘层的作用。
此外,导电粘附层130可以是具有粘性和导电性的层,并且因此可在导电粘附层130上混合导电材料和粘合材料。此外,导电粘合层130可以具有柔性,从而在显示装置中允许柔性功能。针对该示例,导电粘附层130可以是异向导电胶膜(ACF)、异向导电胶、包含导电粒子的溶液等。导电粘合剂130允许在穿过其厚度在Z方向上的电互连,但是可以被构造成在水平x-y方向上具电绝缘的层。因此,导电粘附层130可被称为z轴导电层(然而,在下文中被称为“导电粘附层”)。
异向导电胶膜包括了与绝缘基础构件混合的异向导电介质,并且因此当将热和压力施加到此时,仅其特定部分通过异向导电介质具有导电性。在下文中,将热和压力施加到异向导电膜,但是其它方法还可适用于异向导电膜,以使其部分地具有导电特性。该方法包括了仅将热和压力中的一个、紫外(UV)固化等施加到其上。
此外,异向导电介质可以是导电球或导电粒子。根据附图,在本发明的实施方式中,异向导电膜包括与绝缘基础构件混合的异向导电介质,并且因此当将热和压力施加到其上时,仅其特定部分通过导电球具有导电性。异向导电膜包括具有导电材料的核心,该导电材料包含通过具有高分子材料的绝缘层涂覆的多个粒子,并且在此情况下,当在热和压力施加到的部分上破坏绝缘层时,异向导电膜通过该核心而具有导电性。这里,可将该核心转换成实现这样的层,该层具有在膜的厚度方向上物体所接触的两个表面。
针对更具体的示例,热和压力被施加到作为整体的异向导电膜,并且通过高度差部分地形成在z轴方向上电连接,该高度差来自通过使用异向导电膜粘附的匹配物体。在另一个示例中,异向导电膜可以包括多个粒子(其中,在绝缘核心上涂覆了导电材料)。在此情况下,热和压力所施加的部分可被转换(加压和粘附)成导电材料,以具有在该膜的厚度方向上的导电性。针对另外的示例,膜可被形成为具有在厚度方向(其中,导电材料穿过在z方向上的绝缘基础构件)的导电性。在此情况下,导电材料可以具有尖端部分。
根据附图,异向导电膜是具有导电球(插入到绝缘基础构件的一个表面)的固定的阵列各向导电膜(ACF)。更具体地,绝缘基础构件由粘附材料形成,并且导电球被集中地设置在绝缘基础构件的底部,并且当将热和压力施加到其上时,该绝缘基础构件与导电球歧义被修改,从而具有在其竖直方向上的导电性。
然而,本发明不局限于此,并且异向导电膜可具有其中导电球与绝缘基础构件随机地混合的形式,或具有构造有导电球被设置在任何一个层(双-ACF)等的多个层的形式。异向导电胶(作为联接到胶和导电球的一种形式)可以是一种胶,其中将导电球与绝缘材料和粘附基础材料进行混合。此外,包含导电粒子的溶液可以是成包含导电粒子或纳米粒子的形式的溶液。
再次参照附图,第二电极140位于绝缘层160处以与辅助电极170分离。换言之,在定位有辅助电极170和第二电极140的绝缘层160上设置导电粘附层130。当导电粘附层130在定位了辅助电极170与第二电极140的状态下形成时,则利用施加热和压力,将半导体发光装置150以倒装芯片的形式连接至其上,将半导体发光装置150电连接到第一电极120和第二电极140。
参照图4,半导体发光装置可以是倒装芯片型半导体发光装置。例如,半导体发光装置150包括:p型电极156、由p型电极156形成的p型半导体层155、形成在p型半导体层155上的有源层154、形成在有源层154上的n型半导体层153、以及设置成与p型电极156在水平方向上分离并且设置在n型半导体层153上的n型电极152。在此情况下,可通过导电粘附层130将p型电极156电连接到焊接部分,并且可将n型电极152电连接到第二电极140。
再次参照图2、图3A和图3B,辅助电极170可以在一个方向上以延伸方式形成,以电连接到多个半导体发光装置150。例如,半导体发光装置的在辅助电极周围的左p型电极和右p型电极可电连接到一个辅助电极。
更具体地,半导体发光装置150被压入导电粘附层130中,并且通过这样做,仅在半导体发光装置150的p型电极156和辅助电极170之间的部分以及在半导体发光装置150的n型电极152和第二电极140之间的部分具有导电性,并且由于不存在半导体发光装置的下推,所以剩余的部分不具有导电性。此外,多个半导体发光装置150构成了发光阵列,并且在发光阵列上形成了磷光体层180。
发光装置包括具有不同自亮度值的多个半导体发光装置。半导体发光装置150中的每个构成子像素,并且电连接到第一电极120。例如,可以存在多个第一电极120,并且半导体发光装置被布置在多个行中,并且例如可将半导体发光装置中的每行电连接到多个第一电极中的任何一个。
此外,可将半导体发光装置以倒装芯片的形式进行连接,并且因此半导体发光装置生长在透明介电基板上。此外,例如,半导体发光装置可以是氮化合物半导体发光装置。半导体发光装置150具有优异的发光特性,并且因此能够甚至利用其小尺寸来构造半导体发光装置的各个子像素。
根据图3B,在半导体发光装置150之间形成间隔壁190。在此情况下,间隔壁190执行互相划分各个子像素的作用,并且可以与导电粘附层130形成为一体。例如,当半导体发光装置150插入在异向导电膜中时,异向导电膜的基础构件可以形成间隔壁。
此外,当异向导电膜的基础构件是黑色时,间隔壁190可以具有反射特性,而同时在不具有另外黑色绝缘体的情况下增加对比度。在另一个示例中,反射间隔部可以分离地设置有间隔壁190。在此情况下,根据显示装置的目,间隔壁190包括黑色绝缘体或白色绝缘体。当使用白色绝缘体的间隔壁时,间隔壁可以提高反射性,并且增加对比度而同时具有反射特性。
此外,磷光体层180可定位在半导体发光装置150的外部表面处。例如,半导体发光装置150可以是发射蓝(B)光的蓝色半导体发光装置,并且磷光体层180将蓝(B)光转换成子像素的颜色。如图3B所示,磷光体层180可以是构成各个像素的红色磷光体层181或绿色磷光体层182。
换言之,可在实现红色子像素位置的蓝色半导体发光装置151上设置能够将蓝光转换成红(R)光的红色磷光体层181,并且可在实现绿色子像素的位置的蓝色半导体发光装置151上设置能够将蓝光转换成绿(G)光的绿色磷光体182。此外,可以在实现蓝色子像素的位置处仅使用蓝色半导体发光装置151。在此情况下,红(R)、绿(G)及蓝(B)子像素可以实现为一个像素。更具体地,可沿着第一电极120的每条线设置一个彩色磷光体。因此,在第一电极120上的一条线可以是控制一个颜色的电极。换言之,红(R)、绿(G)及蓝(B)可连续地被设置,从而实现子像素。
然而,本发明不局限于此,并且可以将半导体发光装置150与替代磷光体的量子点(QD:quantum dot)结合,以实现诸如红(R)、绿(G)及蓝(B)这样的子像素。此外,可在每个磷光体层之间设置黑色基底191,以提高对比度。换言之,黑色基底191可提高发光的对比度。然而,本发明不局限于此,并且用于实现红、绿及蓝的另一个结构还可适用于此。
参照图5A,可利用发射包括蓝色(其中,主要使用氮化镓(GaN),并且在其上添加了铟(In)和/或铝(Al))在内的各种光的高功率发光装置来实现半导体发光装置150中的每个。在此情况下,半导体发光装置可分别地是红、绿及蓝半导体发光装置,以实现每个子像素。例如,红、绿及蓝半导体发光装置(R,G,B)被交替地设置,并且红、绿及蓝子像素通过红、绿及蓝半导体发光装置实现一个像素,从而实现了全色显示。
参照图5B,半导体发光装置可具有白色发光装置(W),该白色发光装置(W)设置有用于每个构件的黄色磷光体层。在此情况下,可在白色发光装置(W)上设置红色磷光体层181、绿色磷光体层182以及蓝色磷光体层183,以实现子像素。此外,可使用以白色发光装置(W)上的红、绿及蓝重复的彩色滤光片,以实现子像素。
参照图5C,还能够具有这样的结构:其中在紫外发光装置(UV)上设置红色磷光体层181、绿色磷光体层182及蓝色磷光体层183。因此,半导体发光装置可在直到紫外(UV)和可见光的整个区域上使用,并且可被扩展至这样的半导体发光装置形式:其中紫外(UV)可被用作激发源。
再次考虑本示例,半导体发光装置150被放置在导电粘附层130上,以构造在显示装置中的子像素。半导体发光装置150具有优异的发光特性,并且因此能够甚至利用其小尺寸构造半导体发光装置的各个子像素。各个半导体发光装置150的尺寸可以是其一侧的长度小于80μm,并且形成有矩形或方形构件。对于矩形构件,其尺寸可以小于20x 80μm。
此外,即使用于子像素的具有10μm边长的方形半导体发光装置150,也将呈现用于实现显示装置的充足亮度。因此,例如,对于其中子像素的一个边长是600μm尺寸并且其其余一个边长是300μm的矩形像素,在这些半导体发光装置之间的相对距离变得足够大。因此,在此情况下,能够实现具有HD图像质量的柔性显示装置。
利用上述半导体发光装置的显示装置将由新型的制造方法制造。在下文中,将会参照图6描述该制造方法。具体地,图6是例示了利用根据本发明的半导体发光装置制造显示装置的方法的截面图。
参照图6,首先,在定位有辅助电极170和第二电极140的绝缘层160上形成导电粘附层130。在第一基板110上沉积绝缘层160以形成一个基板110(或接线基板),并且在接线基板110处设置第一电极120、辅助电极170及第二电极140。在此情况下,可在第一电极120与第二电极140彼此垂直的方向上设置第一电极120和第二电极140。因此,第一基板110和绝缘层160可以分别包含玻璃或聚酰亚胺(PI),以实现柔性显示装置。例如,可由异向导电膜实现导电粘附层130,并且因此,可在定位有绝缘层160的基板上涂覆异向导电膜。
接下来,将定位有与辅助电极170和第二电极140的位置相对应的、并且组成的各个像素的多个半导体发光装置150的第二基板112设置成,使得半导体发光装置150面对辅助电极170和第二电极140。在此情况下,作为用于生长半导体发光装置150的生长基板的第二基板112可以是蓝宝石基板或硅基板。此外,当在晶片单元中形成并且因此有效地用于显示装置时,半导体反光装置可具有能够实现显示装置的间隙和尺寸。
接下来,将接线基板热压到第二基板112。例如,接线基板和第二基板112可通过施加ACF压头而被热压到彼此。利用热压将接线基板和第二基板112结合到彼此。此外,由于通过热压而具有导电性的异向导电膜的的特性,所以仅在半导体发光装置150和辅助电极170和第二电极140之间的部分具有导电性,从而允许电极和半导体发光装置150电连接到彼此。此外,可在异向导电膜中插入半导体发光装置150,从而在半导体发光装置150之间形成间隔壁。
接下来,移除第二基板112。例如,可利用激光剥离(LLO)方法或化学剥离(CLO)方法移除第二基板112。最后,第二基板被移除,以将发光装置150暴露到外面。可在联接到半导体发光装置150的接线基板上涂覆氧化硅(SiOx)等,以形成透明绝缘层。
此外,可在半导体发光装置150的一个表面上形成磷光体层。例如,半导体发光装置150可以是用于发射蓝(B)光的蓝色半导体发光装置,并且用于将蓝(B)光转换成子像素的颜色的红色磷光体和绿色磷光体可形成在蓝色半导体发光装置的一个表面上的层。
利用以下半导体发光装置,可以以各种形式修改显示装置的制造方法或其结构。例如,以下显示装置适用于竖直半导体发光装置。更具体地,图7是例示了利用根据本发明的另一个实施方式的半导体发光装置的显示装置的立体图,图8是在图7中沿D-D线截取的截面图,并且图9是例示了在图8中的竖直型半导体发光装置的概念图。
显示装置可以是利用竖直半导体发光装置的无源矩阵(PM)型的显示装置。如图7所示,显示装置包括:基板210、第一电极220、导电粘附层230、第二电极240以及多个半导体发光装置250。
此外,作为设置有第一电极220的接线基板的基板210包括了聚酰亚胺(PI),以实现柔性显示装置。此外,如果其是绝缘材料和柔性材料,则可使用任何一个。如图7所示,第一电极220可位于基板210上,并且由具有在一个方向上伸长的条的电极形成。第一电极220还执行数据电极的作用。
在定位有第一电极220的基板210上形成导电粘附层230。与倒装芯片型发光装置所施加到的显示装置类似,导电粘附层230可以是异向导电膜(ACF)、异向导电胶、包含导电粒子的溶液等。然而,本实施方式例示了通过异向导电膜实现的导电粘附层230。
当异向导电膜位于第一电极220被定位在基板210上的一种状态中时,并且然后将热和压力施加到向此连接的半导体发光装置250,将半导体发光装置250电连接到第一电极220。此外,半导体发光装置250优选地被设置在第一电极220上。因为当如上所述施加热和压力时,异向导电膜部分地具有在厚度方向上的导电性,所以产生了电连接。因此,异向导电膜被分割成,具有在其厚度方向上的导电性的部分和不具有导电性的部分232。
此外,异向导电膜包含粘附构件,并且因此导电粘附层230实现了在半导体发光装置250和第一电极220之间的机械联接和电联接。因此,半导体发光装置250放置在导电粘附层230上,从而构造显示装置中的单独子像素。半导体发光装置250可以具有优异的发光特性,并且因此能够甚至利用其小尺寸构造半导体发光装置的各个子像素。各个半导体发光装置250的尺寸可以是其一个边的长度小于80μm,并且可由矩形或方形构件形成。在矩形构件的情况下,其尺寸可小于20x 80μm。
此外,半导体发光装置250具有竖直的结构。在与第一电极220长度方向交叉的方向上设置的,并且电连接到竖直半导体发光装置250的多个第二电极240被定位在竖直半导体发光装置之间。
参照图9,竖直半导体发光装置包括:p型电极256、由p型电极256形成的p型半导体层255、在p型半导体层255上形成的有源层254、在有源层254上形成的n型半导体层253、以及在n型半导体层253上形成n型电极252。在此情况下,可由导电粘附层230将p型电极256(定位在其底部)电连接到第一电极220,并且可将n型电极252(定位在其顶部)电连接到第二电极240(将在随后描述)。可在竖直半导体发光装置250中向上/向下方向上设置电极,从而提供能够减小芯片尺寸的更大优点。
再次参照图8,可在半导体发光装置250的一个表面上形成磷光体层280。例如,半导体发光装置250可以是发射蓝光(B)的蓝色半导体发光装置251,并且可在在其上设置用于将蓝(B)光转换成子像素的颜色的磷光体层280。在此情况下,磷光体层280可以是构成各个像素的红色磷光体281或绿色磷光体282。
换言之,可在实现红色子像素位置的蓝色半导体发光装置251上设置能够将蓝光转换成红(R)光的红色磷光体层281,并且可在实现绿色子像素的位置的蓝色半导体发光装置251上设置能够将蓝光转换成绿(G)光的绿色磷光体282。此外,可在实现蓝色子像素的位置处单独地使用蓝色半导体发光装置251。在此情况下,红(R)、绿(G)及蓝(B)子像素实现为一个像素。然而,本实施方式不限于此,并且用于实现蓝、红及绿的另一个结构也如上所述地适用于倒装芯片型发光装置所应用到的显示器装置中。
此外,第二电极240位于半导体发光装置250之间,并且电连接到半导体发光装置250。例如,半导体发光装置250可被设置成多个行,并且第二电极240可位于半导体发光装置250的这些行之间。由于构成各个像素的半导体发光装置250之间的距离足够大,所以第二电极240可位于半导体发光装置250之间。
第二电极240可以由具有在一个方向伸长的条的电极形成,并且设置在与第一电极垂直的方向上。此外,可以通过从第二电机240突出的连接电极将第二电极240电连接到半导体发光装置250。更具体地,连接电极可以是半导体发光装置250的n型电极。例如,该n型电极由用于欧姆接触的欧姆电极组成,并且第二电极通过印刷或沉积而覆盖欧姆电极的至少一部分。因此,可电将第二电极240连接到半导体发光装置250的n型电极。
如图7和图8所示,第二电极240位于导电粘附层230上。还可在包括半导体发光装置250的基板210上形成包含氧化硅(SiOx)的透明绝缘层。当透明绝缘层被形成,并且然后第二电极240被放置在其上时,第二电极240可位于透明绝缘层上。此外,第二电极240可形成为与导电粘附层230或透明绝缘层分离。
如果诸如铟锡氧化物(ITO)这样的透明电极用于在半导体发光装置250上定位第二电极240,则ITO材料具有与n型半导体坏的粘合度的问题。此外,第二电极240可放置在半导体发光装置250之间,从而获得不需要透明电极的优点。因此,在被透明材料的选择所限制的情况下,n型半导体层和具有很好的粘合度的导电材料可用作水平电极,从而提高了光提取效率。
如图8所示,在半导体发光装置250之间可形成间隔壁290。换言之,可在竖直半导体发光装置250之间设置间隔壁290,以隔离组成各个像素的半导体发光装置250。在此情况下,间隔壁290互相划分了各个子像素,并且与导电粘附层230形成为一体。例如,当半导体发光装置250插入在异向导电膜中时,异向导电膜的基础构件可形成间隔壁。
此外,当异向导电膜的基础构件是黑色时,间隔壁290可以具有反射特性,而同时在不具有附加黑色绝缘体的情况下,增加了对比度。在另一个示例中,反射间隔壁可被分离地设置有间隔壁290。在此情况下,根据显示装置的目的,间隔壁290包括了黑色绝缘体或白色绝缘体。
如果第二电极240在半导体发光装置250之间精确地定位在导电粘附层230上,则间隔壁290可定位在半导体发光装置250和第二电极240之间。因此,可利用半导体发光装置250,甚至使用小尺寸来构造各个子像素,并且半导体发光装置250之间的距离相对地足够大,以在半导体发光装置250之间放置第二电极240,从而具有实现具有HD图像质量的柔性显示装置的效果。此外,如图8所示,可在每个磷光体层之间设置黑色基底291以提高对比度。换言之,黑色基底291可提高发光的对比度。
如上所述,半导体发光装置250位于导电粘附层230上,从而在显示装置上组成各个子像素。由于半导体发光装置250具有优异的发光特性,所以各个子像素可具有其小尺寸。结果,能够通过半导体发光装置实现其中红(R)、绿(G)及蓝(B)的子像素实现一个像素的全色显示器。
在利用上述半导体发光装置的显示装置中,如果应用倒装芯片型半导体发光装置,则第一电极和第二电极被布置在相同平面上。这可以导致实现精细间距的困难。在下文中,将解释根据本发明的另一个实施方式的倒装芯片型发光装置所应用到显示装置。
图10是在图1中的部分‘A’的放大图,其例示了新结构的半导体发光装置所施加到的本发明的另一个实施方式,图11A是在图10中沿线‘E-E’截取的截面图,图11B是在图10中沿线‘F-F’截取的截面图,而图12是例示了在图11A中的倒装芯片型半导体发光装置的概念图。
此外,图10、图11A和11B例示了利用无源矩阵(PM)型半导体发光装置的显示装置1000。然而,以下实施方式还适用于有源矩阵(AM)型半导体发光装置。如图10所示,显示装置1000包括:基板1010、第一电极1020、导电粘附层1030、第二电极1040以及多个半导体发光装置1050。第一电极1020和第二电极1040中的每个包括了多个电极线。
如上所述,布置第一电极1020的接线基板(基板1010)包括了聚酰亚胺(PI)以便实现柔性显示装置。此外,可使用具有绝缘体特性和柔性的任何材料。如图10所示,第一电极1020位于基板1010上,并且形成为在一个方向上的延伸的条。第一电极1020充当数据电极。
在放置第一电极1020的基板1010上形成导电粘附层1030。相同的,在上述倒装芯片型发光装置已经应用到的显示装置中,导电粘附层1030可以是异向导电膜(ACF)、异向导电胶、包含导电粒子的溶液等。在这个实施方式中,可由粘附层代替导电粘附层1030。例如,如果在没有放置在基板1010上的条件下,第一电极1020与半导体发光装置的导电电极一体形成,则粘附层可不需要导电性。
电连接到半导体发光装置1050的多个第二电极1040在与第一电极1020的纵向方向交叉的方向上被放置在半导体发光装置1050之间。如图11A所示,第二电极1040定位在导电粘附层1030上。也就是,导电粘附层1030被设置在接线基板和第二电极1040之间。可通过接触将第二电极1040电连接到半导体发光装置1050。
利用上述结构,将多个半导体发光装置1050联接到导电粘附层1030,并且将其电连接到第一电极1020和第二电极1040。在一些情况下,可在已经形成半导体发光装置1050的基板1010上形成包括氧化硅(SiOx)等的透明绝缘层。当在形成透明绝缘层之后布置第二电极1040时,第二电极1040位于透明绝缘层上。第二电极1040可形成为与导电粘附层1030或透明绝缘层隔开。
如图10所示,多个半导体发光装置1050在与第一电极1020的多个电极线平行的方向上形成多个行。然而,本发明不限于此。例如,多个半导体发光装置1050可沿第二电极1040形成多个行。
显示装置100还包括了在多个半导体发光装置1050的一个表面上形成的磷光体层1080。例如,多个半导体发光装置1050是发射蓝(B)光的蓝色半导体发光装置,并且磷光体层1080被构造成将蓝(B)光转换成子像素的颜色。磷光体层1080可以是构成各个像素的红色磷光体1081或绿色磷光体1082。即,可在形成红色子像素的位置处的蓝色半导体发光装置1051a上沉积用于将蓝(B)光转换为红(R)光的红色磷光体1081。
可在形成绿色子像素的位置处的蓝色半导体发光装置1051b上沉积用于将蓝(B)光转换为绿(G)光的绿色磷光体1082。可单独地在形成蓝色子像素的位置上形成蓝色半导体发光装置1051c。在此情况下,RGB子像素形成了单个像素。更具体地,可沿着第一电极1020的每条线设置单色的磷光体。因此,第一电极1020的单线充当用于控制单色的电极。也就是,可沿第二电极1040顺序地布置R、G和B颜色,从而实现子像素。然而,本发明不限于此。也就是,发射红、绿和蓝(RGB)颜色的子像素可被实现成半导体发光装置1050与量子点(QD)结合,而不是与磷光体结合。
为了提高磷光体层1080的对比度,显示装置还可包括设置在每个磷光体之间的黑色基底1091。可构造黑色基底1091,使得黑色材料填充形成在磷光体之间的间隙。利用这种构造,黑色基底1091提高了在光和影之间的对比度,同时吸收了所反射的外部光。此外,黑色基底1091在磷光体层1080沉积方向上被放置在沿着第一电极1020的每个磷光体之间。在此情况下,在对应于蓝色半导体发光装置1051的位置处没有形成磷光体层。然而,通过插入在其间未设置磷光体层的空间,可在蓝色半导体发光装置1051c的两侧处形成黑色基底。
根据这个实施方式的半导体发光装置1050具有减少如在竖直方向上布置的电极的芯片尺寸的优点。根据本发明的实施方式的半导体发光装置可以是倒装芯片型半导体发光装置,在此结构下,电极可在竖直方向上设置。
参照图12,半导体发光装置1050包括:第一导电电极1156、第一导电半导体层1155(在第一导电半导体层1155处形成第一导电电极1156)、在第一导电半导体层1155上形成的有源层1154、在有源层1154上形成的第二导电半导体层1153、以及在第二导电半导体层1153上形成的第二导电电极1152。
更具体地,第一导电电极1156可以是p型电极,并且第一导电半导体1155可以是p型半导体层。第二导电电极1152可以是n型电极,而第二导电半导体1153可以是n型半导体层。然而,本发明不限于此。也就是,第一导电型可以是n型,并且第二导电型可以是p型。
更具体地,在第一导电半导体层1155的一个表面上形成第一导电电极1156,并且在第一导电半导体层1155的另一表面和第二导电半导体层1153的一个表面之间形成有源层1154。在第二导电半导体层1153的一个表面上形成第二导电电极1152。在这种情况下,可在第二导电半导体层1153的一个表面上设置第二导电电极1152,并且可在第二导电半导体层1153的另一个表面上形成未掺杂半导体层1153a。
根据图10至图11B,并参照图12,第二导电半导体层1153的一个表面是最接近接线基板的表面,并且第二导电半导体层1153的另一个表面是离接线基板最远的表面。当第一导电电极1156和第二导电电极1152沿着半导体发光装置的宽度方向互相隔开时,第一导电电极1156和第二导电电极1152被形成为具有与半导体发光装置宽度方向垂直的方向上的高度差。
通过利用高度差,在第二导电半导体层1153处形成第二导电电极1152。在此情况下,在靠近位于半导体发光装置上方的第二电极1040处形成了第二导电电极1152。第二导电电极1152的至少一部分从第二导电半导体层1153的一个表面延伸至未掺杂半导体层1153a的侧表面。第二导电电极1152从未掺杂半导体层1153a的侧表面突出。
当第二导电电极1152从未掺杂半导体层1153a的侧表面突出时,可将第二导电电极1152暴露到半导体发光装置的上侧。在这种构造的情况下,在与设置在导电粘附层1030上方的第二电极1040重叠的位置处设置第二导电电极1152。
更具体地,半导体发光装置包括凸起(或突出部分)1152a,其从第二导电电极1152延伸,并且从半导体发光装置的侧表面突出。在此情况下,第一导电电极1156和第二导电电极1152在凸起1152a的突出方向上彼此隔开,并且形成为,具有其之间的在与突出方向垂直的方向上的高度差。
凸起1152a从第二导电半导体层1153的一个表面延伸至第二导电半导体层1153的侧表面,并且延伸至第二导电半导体层1153的上表面,即,未掺杂半导体层1153a。凸起1152a从未掺杂半导体1153a的侧表面沿着宽度方向突出。因此,在基于第二导电半导体层的第一导电电极的相对侧上,可将凸起1152a电连接到第二电极1040。
设置有凸起1152a的半导体发光装置的结构,可具有上述水平型半导体发光装置和竖直型半导体发光装置的优点。未掺杂半导体层1153a可在其距第一导电电极1156最远的一个表面上设置有槽1157。槽1157可被刻蚀,以便在未掺杂半导体层1153a的距第一导电电极1156最远的一个表面上形成纹理。当在未掺杂半导体层1153a处刻蚀槽时,可在半导体发光装置的平坦表面上执行生成纹理。
此外,当制造显示装置时,半导体发光装置可由转移头进行转移。因此,本发明的一个实施方式提供了一种能够转移半导体发光装置的新结构的转移头。通过Johnsen-Rahbek方法,新结构的转移头通过向未掺杂半导体直接地充电来实现高静电力。
在下文中,将详细地解释用于转移根据本发明的实施方式的半导体发光装置的转移头的结构。具体地,图13A和图13B是根据本发明实施方式的半导体发光装置的转移头的截面图和立体图,并且图14是例示了使用图13A中的转移头来转移半导体发光装置的操作的概念图。
参照图13A和图13B,转移头2000被配置成向未掺杂半导体层1153a直接地充电。更具体地,转移头2000被配置成利用静电力拾取半导体发光装置1050。在此情况下,当转移头2000接触未掺杂半导体层1153a的表面时,产生静电力,并且电压被施加到用于未掺杂半导体层1153a的充电状态的表面。为此,转移头2000包括基础基板(base substrate)2010、凸起2020及头电极2030。
基础基板2010可由诸如硅、陶瓷及聚合物这样的各种材料形成。基础基板2010包括了连接到用于控制转移头2000的电子装置的接线。如图13A所示,凸起2020从基础基板2010突出。
更具体地,凸起2020可具有包括上表面2021和侧壁2022的台面结构(mesastructure),并且可由与基础基板2010的相同的材料或不同的材料形成。该台面结构是微结构,其具有100μm或更小的尺寸(宽度或高度)。凸起2020从基础基板2010在一个方向上突出,以变得远离基础基板2010,从而在拾取操作期间提供用于拾取特定半导体发光装置的接触点。
例如,凸起2020可以在通过刻蚀移除基础基板2010的一部分时形成,从而与基础基板2010成一体。另选地,凸起2020可附接到基础基板2010上,并且可在基础基板2010上生长和图案化凸起2020。凸起2020可以是诸如二氧化硅这样的图案化的氧化层,该氧化层形成在诸如硅这样的半导体基础基板上。
在凸起2020处布置了头电极2030,以便通过向半导体发光装置的未掺杂半导体层1153a充电来产生静电力。在此情况下,可在凸起2020和头电极2030之间形成由二氧化硅或氧化铝形成的钝化层。
如图13A所示,导电层可附接到凸起2020或钝化层上,并且被图案化,以便形成头电极2030。导电层形成电极引线2031连同头电极2030。电极引线2031可从头电极2030沿着侧壁2022连接到凸起2020的上表面2021。头电极2030和电极引线2031可由诸如金属、金属合金、耐熔金属及耐熔金属合金这样的导电材料形成。例如,头电极2030可以是由钛、铂、银、铬等形成的电极,并且具有100μm或更小的宽度或高度。
在这个实施方式中,头电极2030被暴露到外面,以便接触半导体发光装置的未掺杂半导体层1153a。更具体地,头电极2030与突起2020的最远离基础基板2010的上表面重叠,并且包括在上表面上向外部暴露的暴露表面。暴露表面可直接地接触半导体发光装置的未掺杂半导体层1153a,用于拾取半导体发光装置。在此情况下,暴露表面可以是转移头的上表面2021。
可以在凸起2020上成对地设置头电极2030,并且还可成对地设置电极引线2031。然而,本发明不限于此。也就是,头电极可形成为单电极。更具体地,第一头电极2030a和第二头电极2030b可在凸起2020上彼此间隔。
可沿着凸起2020的侧壁2022将第一电极引线2031a和第二电极引线2031b连接到设置在上表面2021上的电极。可以控制配置成向第一头电极2030a和第二头电极2030b施加电源的交流(AC)电源,以便向第二头电极2030b施加正电压,同时向第一头电极2030a施加负电压,反之亦然。
将参照图14更详细地解释这个情况。首先,转移头在半导体发光装置上方对齐以被夹住。然后,头电极2030被驱动以接触半导体发光装置的未掺杂半导体层1153a。然后,通过施加用于向头电极产生静电力的电压,转移头将半导体发光装置附接到头电极,从而拾取半导体发光装置。
然后,转移头被移动到期望的位置,并且半导体发光装置通过施加与该电压相反的电压并然后通过停止相反电压而被放置下。最后,转移头被提起。在上述提及的转移头的结构下,当转移头通过Johnsen-Rahbek方法向具有未掺杂半导体层的半导体发光装置充电时,可拾取半导体发光装置。
在下文中,利用参照图13A和图13B在上面提及的转移头,将解释制造具有参照图12在上面提及的半导体发光装置的显示装置的方法。此外,图15A至图15G是例示了利用在图13A的转移头,制造具有半导体发光装置的显示装置的方法的截面图。
首先,将多个半导体发光装置联接到基板。例如,在生长基板上生长第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层。然后,由刻蚀工艺形成每个半导体发光装置,并且形成第一导电电极1156和第二的导电电极1152(参照图15A)。
生长基板1101(晶片)包括具有光学传输特性的至少一个材料,例如蓝宝石(Al2O3)、GaN、ZnO以及AlO。然而,本发明不限于此。生长基板1101可由载体晶片(适用于生长半导体材料的材料)形成。另选地,生长基板1101可由具有优异的热导率的材料形成。生长基板1101可实现为导电基板或绝缘基板。例如,生长基板可实现为具有比蓝宝石基板(Al2O3)高的热导率的SiC基板,或者可由Si、GaAs、GaP、InP以及Ga2O3中的一个形成。
第一导电电极1156可以是p型电极,并且第一导电半导体可以是p型半导体层。第二导电电极1152可以是n型电极,并且第二导电半导体可以是n型半导体层。然而,本发明不限于此。也就是,第一导电型可以是n型,并且第二导电型可以是p型。
在此情况下,如上述所述,未掺杂半导体层1153a形成在第二导电半导体层处,并且第二导电电极1152的至少一部分从未掺杂半导体层1153a的侧表面突出。因此,半导体发光装置可以是在未掺杂半导体层上沉积n型半导体层的倒装芯片型发光二极管。连接到n型半导体层的n型电极从n型半导体层的一个表面延伸至未掺杂半导体层的侧表面。并且n型电极从未掺杂半导体层的侧表面突出。在此情况下,可在未掺杂半导体层的表面形成槽,该表面面对转移头的头电极。
接下来,倒装芯片型发光装置暂时地联接到载体基板1062,并且移除生长基板(参照图15B)。例如,可通过激光剥离(LLO)方法或化学剥离(CLO)方法移除生长基板。当利用激光剥离(LLO)方法时,未掺杂半导体层1153a防止突出到未掺杂半导体层1153a的侧表面的第二导电电极1152的损坏(由于激光发生的损坏)。
然而,本发明不限于此。可由用于吸收UV激光的其它类型的吸收层来代替未掺杂半导体层。吸收层可以是缓冲层,并且可由这样的材料形成,该材料在低温大气下形成,并且能够衰减在半导体层和生长基板之间的晶格常数。例如,吸收层包括诸如GaN、InN、AlN、AlInN、InGaN、AlGaN以及InAlGaN这样的材料。
如图15B所示,载体基板1062包括粘附层1063,并且半导体发光装置可从生长基板1101转移到粘附层1063。作为另一个示例,载体基板1062可实现为由诸如聚二甲硅氧烷(PDMS)这样的粘附材料形成的粘附片。因此,载体基板1062可称为PDMS基板。在通过由PDMS形成的载体基板1062的附着力移除生长基板之后,将半导体发光装置1050移动到载体基板1062。
然后,通过刻蚀工艺移除未掺杂半导体层1153a的覆盖第二导电电极1152的部分(参照图15C)。在此情况下,保留了未掺杂半导体层1153a与第二导电半导体层1153重叠的部分。然后,如图15D所示,通过刻蚀工艺在未掺杂半导体层1153a处形成了槽1157。例如,槽1157可被刻蚀,使得在未掺杂半导体层1153a的距第一导电电极1156最远的一个表面上形成纹理。当在未掺杂半导体层1153a处刻蚀槽时,可在半导体发光装置1050的平坦表面上执行形成纹理。
接下来,半导体发光装置从显示装置的载体基板1062转移至显示装置的基础基板。参照图15E,定位具有头电极的转移头,使得面对具有未掺杂半导体层的半导体发光装置,半导体发光装置布置在载体基板上。然后,转移头的头电极位于接近半导体发光装置的未掺杂半导体层,并且头电极的暴露表面被制成接触未掺杂半导体层。
转移头可以是参照图13A和图13B在上面提及的转移头。然而,转移头可以是根据另一实施方式的转移头(将稍后解释)。在此实施方式中,转移头可以是多转移头(以多个多数量形式布置了参照图13A和图13B在上面提及的转移头)。此外,可以以矩阵的形式布置转移头,使得与在载体基板上布置的半导体发光装置相对应。
然后,如图15F所示,将电压施加到头电极2030,以便将附着力通过静电力施加到未掺杂半导体层。在此情况下,选择性地施加电压,以便可将静电力施加到布置在载体基板1062上的半导体发光装置中的一些。可在载体基板1062上顺序布置半导体发光装置,并且可选择性地拾取布置在载体基板1062上的半导体发光装置中的一些。
接下来,如图15G所示,半导体发光装置被拾取以转移到转移头2000。选择性地拾取半导体发光装置,以转移到显示装置的基础基板1070。然后,半导体发光装置定位在基础基板1070上,并且在通过终端电源供给移除终端静电力之后,转移头2000被配置成返回到原位置。
在此情况下,半导体发光装置是多个半导体发光装置中的一个,并且可在基础基板1070上释放半导体发光装置,以便形成RGB的子像素。基础基板1070可以是接线基板1010(在其上已形成接线电极),并且可通过利用作为介质的导电粘合层1030将半导体发光装置安装到基础基板1070。
在此情况下,接线电极可以是上述提及的第一电极1020,并且基础基板1070可由柔性材料形成以便形成柔性显示装置。将半导体发光装置转移到基础基板1070,并且然后将热或催化剂施加到导电粘合层1030,从而热压缩半导体发光装置和导电粘合层1030。
在此实施方式中,导电粘附层可由粘附层代替。例如,如果第一电极1020与半导体发光装置的导电电极一体形成而没有放置在基板1010上,则粘附层1063可以不需要导电性。
然后,第二电极1040(参照图11A)可形成在与第一电极交叉的方向上,用于连接第二导电电极1152。将用于连接突出的第二导电电极1152的上接线(第二电极1040)直接地连接到第二导电电极1152。在此情况下,可通过沉积工艺等形成第二电极1040。可执行在多个半导体发光装置1050的一个表面上形成磷光体层1080的步骤(参照图10)。
目前,已解释了制造显示装置的方法。可根据各种实施方式来修改根据本发明的实施方式的转移头的结构,并且将在下文中解释这种实施方式。
图16至图18是例示了用于转移根据本发明实施方式的半导体发光装置的转移头的另一个实施方式的截面图。在这些实施方式中,例示了参照图13A和图13B在上面提及的转移头的新结构。因此,将与图13A和图13B的相同或相似组件设置成相同或相似的附图标记,并且其详细说明将被省略。
参照图16,转移头3000包括了基础基板3010、凸起3020及头电极3030。转移头3000还包括了用于通过真空状态将附着力设置到半导体发光装置的机制。基础基板3010由例如硅或陶瓷这样的可被刻蚀的材料组成,并且通过前刻蚀工艺形成凸起3020。
凸起3020可具有包括上表面3021和侧壁3022的台面结构,并且可由与基础基板3010的相同的材料形成。凸起3020在一个方向上从基础基板3010突出以变得远离基础基板3010,从而在拾取操作期间提供用于拾取特定半导体发光装置的接触点。
腔体3041通过背部刻蚀工艺在基础基板3010的背表面形成,并且用于穿透基础基板3010以及凸起3020的的通孔3042通过激光心钻或干刻蚀形成。在此情况下,转移头被配置成将通孔3042内部的空气排放到外部,以便将由真空状态生成的附着力提供到半导体发光装置的未掺杂半导体层1153a。可将转移头连接到这样的装置,该装置可通过腔体和通过通孔来交替地执行抽空(真空状态)工艺和净化工艺。
在这种情况下,在凸起3020处设置了头电极3030,以便通过向半导体发光装置的未掺杂半导体发光层1153a充电来产生静电力。头电极3030被暴露到外面,以便接触半导体发光装置的未掺杂半导体发光层1153a。更具体地,头电极3030与突起3020的远离基础基板3010的上表面重叠,并且在上表面(或上表面3021)上设置有暴露于外部的暴露表面。暴露表面可以直接地接触半导体发光装置的未掺杂半导体层1153a,用于拾取半导体发光装置。
在此情况下,可在暴露表面设置通孔3024的入口。更具体地,可在凸起3020上将第一头电极3030a和第二头电极3030b彼此间隔。成对地设置了连接到腔体的通孔,并且将一对通孔分别地连接到第一头电极3030a和第二头电极3030b。
利用上述的结构,通过Johnsen-Rahbek方法,转移头可通过向未掺杂半导体层直接充电来实现高静电力,并且可通过提供吸附力以更大夹持力将半导体发光装置转移到半导体发光装置。作为另一个示例,可实现具有腔体和通孔的结构,而没有头电极的转移头。参照图17,可设置柔性粘附层4050。柔性粘附层4050被设置成覆盖凸起4020,并且由具有粘性的柔性材料形成,柔性粘附层4050移除了图16中的头电极和电极引线。
更具体地,转移头4000包括:基础基板4010、凸起4020、柔性粘附层4050以及用于通过真空状态向半导体发光装置提供附着力的机制。基础基板4010由例如硅或陶瓷这样的可被刻蚀的材料组成,并且通过前刻蚀工艺形成凸起4020。
凸起4020可以具有包括上表面4021和侧壁4022的台面结构,并且可由与基础基板4010的相同的材料形成。凸起4020在一个方向上从基础基板4010突出,以变得远离基础基板4010,从而在拾取操作期间提供用于拾取特定半导体发光装置的接触点。
通过后刻蚀工艺在基础基板4010的后表面形成了腔体4041,并且用于穿过基础基板4010和凸起4020的通孔4042通过激光心钻或干刻蚀来形成。与图16不同,通孔4042在数量上可以形成为一个。在此情况下,转移头被配置成将通孔4042内部的空气排放到外部,以便通过真空状态将附着力提供到半导体发光装置。可将转移头连接到这样的装置,该装置可通过腔体4041和通孔4042执行抽空(真空状态)工艺和空气净化工艺。
如图17所示,通孔4042可以延伸以便穿过柔性粘附层4050。柔性粘附层4050通过接触半导体发光装置的一个表面填充半导体发光装置和转移头之间的间隙,从而,防止空气引入到真空状态下的通孔4042。在这个实施方式中,半导体发光装置不包括参照图4在上面提及的未掺杂半导体层。然而,半导体发光装置可以是参照图9上述提及的竖直型半导体发光装置。在图4中的半导体发光装置的情况下,转移头的柔性粘附层4050与半导体发光装置的n型半导体层153接触。
作为另一个示例,柔性粘附层4050可适用于具有在图13A和13B中示出的电极的转移头的结构。在下文中,将会参照图18解释这种结构。参照图18,转移头5000被配置成向未掺杂半导体层1153a进行充电,而没有直接与其接触。
在这个实施方式中,半导体发光装置是参照图13A在上面提及的半导体发光装置。然而,半导体发光装置可以是参照图4在上面提及的半导体发光装置、参照图17在上面提及的半导体发光装置、参照图9在上面提及的竖直型半导体发光装置等。作为另一个示例,其中,在参照图4在上面提及的半导体发光装置中第二导电半导体层上沉积未掺杂半导体层的结构还可适用于这个实施方式。
如图18所示,转移头5000包括:基础基板5010、凸起5020、头电极5030、介电膜5060以及柔性粘附层5050。基础基板5010可由诸如硅、陶瓷及聚合物这样的各种材料形成。基础基板5010包括了连接到用于控制转移头5000的电子装置的接线。
如图18所示,凸起5020从基础基板5010突出。更具体地,凸起5020可以具有包括上表面5021和侧壁5022的台面结构,并且可由与基础基板5010的相同或不同的材料形成。凸起5020从基础基板5010在一个方向上突出,以变得远离基础基板5010,从而在拾取操作期间提供用于拾取特定半导体发光装置的接触点。
例如,凸起5020可在通过刻蚀移除基础基板5010的一部分时形成,从而与基础基板5010成一体。另选地,凸起5020可附接到基础基板5010上,并且可在基础基板5010上生长和图案化。凸起5020可以是形成在诸如硅这样的半导体基板上的诸如二氧化硅这样的图案化的氧化层。
在凸起5020处布置了头电极5030,以便通过向半导体发光装置的未掺杂半导体层1153a充电来产生静电力。在此情况下,可在凸起5020和头电极5030之间形成由二氧化硅或氧化铝形成的钝化层。
如图18所示,导电层可附接到凸起5020或钝化层上,并且可被图案化,以便形成头电极5030。导电层可以与头电极5030一起形成电极引线5031。电极引线5031可从头电极5030沿着侧壁5022连接到凸起5020的上表面5021。头电极5030和电极引线5031可由诸如金属、金属合金、耐熔金属及耐熔金属合金这样的导电材料形成。例如,头电极5030可以是由钛、铂、银、铬等形成的电极,并且具有100μm或更小的宽度或高度。
在此实施方式中,头电极5030形成为通过柔性粘附层5050进行覆盖。柔性粘附层5050可由诸如硅树脂、聚合物、环氧树脂基、橡胶、聚酰亚胺(PI)以及聚二甲硅氧烷(PDMS)这样的材料形成。可在头电极5030和柔性粘附层5050之间设置介电膜5060。介电膜5060可由氧化铝(Al2O3)、氧化氮(Ta2O5)、氧化硅(SiO2)等形成。利用这种结构,可将库仑静电夹持力设置到半导体发光装置。
更具体地,柔性粘附层5050被设置成覆盖凸起,并且由具有粘性的柔性材料形成。半导体发光装置的未掺杂半导体层1153a可在其距第一导电电极1156最远的一个表面设置有槽1157。槽1157可被刻蚀,以便在未掺杂半导体层1153a的距第一导电电极1156最远的一个表面上形成纹理。
通常,静电转移头在半导体发光装置的不具有粗糙度的平坦表面上实现有效的静电夹持力,以进行拾取。在拾取具有表面粗糙度的半导体发光装置的情况下,存在困难。在这个实施方式中,为了提高光学提取效率,不仅头电极的静电力应用到半导体发光装置的具有槽的表面,而且还可将柔性粘附层附接到半导体发光装置的具有槽的表面。由于范德华(Van der Waal)作用,这个可允许向半导体发光装置的具有槽的表面提供更大的夹持力。
此外,当同时地拾取多个半导体发光装置时,可发生多个半导体发光装置的在高度方向上的偏差。在此条件下,通过用作缓冲的柔性粘附层,可在一定程度上克服该偏差。
本发明可具有以下优点。
在本发明中,Johnsen-Rahbek型静电夹持器可应用于转移半导体发光装置的方法,该方法通过转移头、通过利用半导体发光装置的未掺杂半导体层和转移头的电极,来转移半导体发光装置。其可以实现能够具有更大夹持力来转移半导体发光装置的方法及其装置。此外,其可以允许夹持布置在各种类型的粘附片上的半导体发光装置。
此外,因为提供了利用真空状态的夹持力,所以可以以更高可靠性来转移半导体发光装置。此外,可通过气体净化功能来控制释放半导体发光装置。
此外,因为使用由柔性材料形成的粘附层,所以甚至可向具有低平面化程度的表面提供大的夹持力。
在本发明中,可在晶片上做出多个半导体发光装置以实现像素,并且可将半导体发光装置选择性地转移到基础基板。这可允许低成本制造具有半导体发光装置的柔性显示装置。
因为本发明特征可以以若干形式实现,而不与其特征背离,所以还应该理解的是,上述实施方式不限于上述描述的任何细节限制,除另有规定以外,而是应该如在所附权利要求的限定的范围内广义地解释,并且因此在权利要求的界限与边界内,或该界限与边界的等同物内的所有变型和修改由所附权利要求覆盖。
Claims (20)
1.一种半导体发光装置,该半导体发光装置包括:
第一导电电极;
第一导电半导体层,其在所述第一导电电极上;
有源层,其在所述第一导电半导体层上;
第二导电半导体层,其在所述有源层上;
未掺杂半导体层,其在所述第二导电半导体层的第一表面上;以及
第二导电电极,其在所述第二导电半导体层的与所述第一表面相反的第二表面上延伸至所述第二导电半导体层和所述未掺杂半导体层的侧表面,并且从所述未掺杂半导体层的所述侧表面突出。
2.根据权利要求1所述的半导体发光装置,其中,所述未掺杂半导体层包括在所述未掺杂半导体层的最远离所述第一导电电极的表面上的槽。
3.根据权利要求2所述的半导体发光装置,其中,所述槽包括包含纹理的刻蚀槽。
4.根据权利要求1所述的半导体发光装置,其中,在所述第二导电电极处通过从所述未掺杂半导体层的所述侧表面突出而形成突出部分;以及
其中,所述第二导电电极的所述突出部分和所述第一导电电极在与所述半导体发光装置的宽度方向垂直的方向上具有高度差。
5.根据权利要求4所述的半导体发光装置,其中,所述第二导电电极的所述突出部分在所述半导体发光装置的宽度方向上突出。
6.根据权利要求1所述的半导体发光装置,其中,所述第二导电半导体层的宽度大于所述有源层的宽度,使得所述第二导电半导体层从所述有源层、所述第一导电半导体层和所述第一导电电极突出。
7.一种显示装置,该显示装置包括:
基板;
第一电极,其在所述基板上;
多个第二电极,其电连接到半导体发光装置,并且在与所述第一电极的纵向方向交叉的方向上位于所述半导体发光装置之间;
导电粘附层,其设置在所述基板和所述第二电极之间,并且联接所述半导体发光装置,使得所述半导体发光装置电连接到所述第一电极和所述第二电极;
其中,所述半导体发光装置包括:
第一导电电极;
第一导电半导体层,其在所述第一导电电极上;
有源层,其在所述第一导电半导体层上;
第二导电半导体层,其在所述有源层上;
未掺杂半导体层,其在所述第二导电半导体层的第一表面上;以及
第二导电电极,其在所述第二导电半导体层的与所述第一表面相反的第二表面上延伸至所述第二导电半导体层和所述未掺杂层的侧表面,并且从所述未掺杂半导体层的所述侧表面突出。
8.根据权利要求7所述的显示装置,其中,所述半导体发光装置包括在所述未掺杂半导体层上沉积所述第二导电半导体层的倒装芯片型发光二极管。
9.一种转移系统,该转移系统具有转移头和半导体发光装置,
其中,所述转移头包括:
基础基板;
凸起,其从所述基础基板突出;以及
头电极,其布置在所述凸起处,并且被配置为通过向所述半导体发光装置的未掺杂半导体层充电来产生静电力,
其中,所述未掺杂半导体层是所述半导体发光装置的最上层。
10.根据权利要求9所述的转移系统,其中,所述头电极暴露,以便接触所述未掺杂半导体层。
11.根据权利要求10所述的转移系统,其中,所述头电极与所述凸起的最远离所述基础基板的上表面重叠,以及
其中,所述头电极包括所述上表面上的暴露表面。
12.根据权利要求9所述的转移系统,所述转移头还包括:
柔性粘附层,其覆盖所述凸起,并且包括具有粘性的柔性材料。
13.根据权利要求12所述的转移系统,所述转移头还包括:
介电膜,其设置在所述头电极和所述柔性粘附层之间。
14.根据权利要求9所述的转移系统,所述转移头还包括:
通孔,其在所述基础基板处形成,
其中,所述转移头被配置成通过所述通孔排除空气,以通过真空状态将附着力提供到所述未掺杂半导体层。
15.根据权利要求14所述的转移系统,所述转移头还包括:
柔性粘附层,其覆盖所述凸起,并且包括具有粘性的柔性材料,
其中,所述通孔从所述基础基板延伸,并且穿过所述柔性粘附层。
16.一种转移半导体发光装置的方法,该方法包括以下步骤:
面对具有未掺杂半导体层的半导体发光装置定位具有头电极的转移头,所述半导体发光转置布置在载体基板上;
将所述转移头的所述头电极移动至接近所述半导体发光装置的所述未掺杂半导体层;
将电压施加到所述头电极,以通过静电力将附着力提供到所述未掺杂半导体层;以及
拾取所述半导体发光装置,并且向基础基板转移所述半导体发光装置。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述半导体发光装置包括多个半导体发光装置,以及
其中,所述方法还包括如下步骤:在所述基础基板上释放所述多个半导体发光装置,以便形成红色、绿色以及蓝色的子像素。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述半导体发光装置在所述载体基板上顺序地布置,以及
其中,在所述载体基板上布置的所述半导体发光装置中的一些被选择性地拾取。
19.根据权利要求16所述的方法,其中,所述载体基板包括粘附层,以及
其中,所述半导体发光装置被从生长基板转移到所述粘附层。
20.根据权利要求16的所述方法,其中,所述转移头包括基础基板和从所述基础基板突出的凸起,以及
其中,所述头电极在向外部暴露的状态下布置在所述凸起处,以便通过向所述半导体发光装置的所述未掺杂半导体层充电来产生静电力。
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