CN109906518B - 微激光二极管转移方法和微激光二极管显示装置制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微激光二极管转移方法和制造方法。该转移方法包括：在接收衬底上形成结合层，其中，第一类型电极连接到所述结合层；将承载衬底上的微激光二极管的第一侧与所述接合层接触，其中，所述承载衬底是激光透明的；以及从承载衬底侧用激光照射所选择的微激光二极管，以从承载衬底剥离所选择的微激光二极管。

Description

微激光二极管转移方法和微激光二极管显示装置制造方法
技术领域
本发明涉及微激光二极管，更具体地，涉及一种用于转移微激光二极管的方法和一种用于制造微激光二极管显示装置的方法。
背景技术
近年来，激光二极管(LD)的发展迅速。通常，激光二极管或激光二极管阵列用作光通信或激光打印机的光源。激光二极管可以具有垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构，所述VCSEL结构包括下接触层、下布拉格反射器层、下间隔层、有源层、上间隔层、上布拉格反射器层和上接触层。
在现有技术中，微激光二极管被单独地转移到接收衬底上。微激光二极管的公共电极安装在接收衬底的底部。激光二极管的上电极通过导线接合到接收衬底上。虽然由于激光二极管的小型化已经可以制造出单个微激光二极管，但是传统的组装方法仍然用于微激光二极管的转移。这些方法不适于微激光二极管的应用。此外，它们也不适于使用微激光二极管的显示装置，特别是高清 (HD)显示装置。
美国专利申请US 2016/0308333 A1公开了一种激光二极管阵列、激光二极管阵列制造方法、打印机和光通信装置，该专利申请在此全部引入作为参考。
微发光二极管可以用作显示光源。但是，微发光二极管不适于投影显示。使用微发光二极管的投影显示设备需要复杂的光学聚焦系统，这限制了其应用。
美国专利US9,367,094 B2公开了一种显示模块和系统应用，该专利在此全部引入作为参考。
因此，在现有技术中需要提出一种新的使用微激光二极管的显示装置的方案以解决现有技术中的至少一个技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种使用微激光二极管的显示装置的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于转移微激光二极管的方法，包括：在接收衬底上形成接合层，其中，第一类型电极连接到所述接合层；将承载衬底上的微激光二极管的第一侧与所述接合层接触，其中，所述承载衬底是激光透明的；以及从承载衬底侧用激光照射所选择的微激光二极管，以从承载衬底剥离所选择的微激光二极管。
可选地或另选地，所述方法还包括：将电介质填充材料填充在微激光二极管之间，以形成电介质填充层；以及形成与微激光二极管的第二侧连接的第二类型电极。
可选地或另选地，形成第二类型电极还包括：在微激光二极管和电介质填充层上形成电极层；以及对电极层进行图案化以暴露微激光二极管。
可选地或另选地，在剥离期间，通过重力、接合层的粘附力、施加到微激光二极管的静电力和施加到微激光二极管的电磁力中的至少一个，将微激光二极管保持在接收衬底上。
可选地或另选地，所述微激光二极管具有垂直腔面发射激光器结构，所述垂直腔面发射激光器结构包括：下接触层、下布拉格反射器层、下间隔层、有源层、上间隔层、上布拉格反射器层和上接触层。
可选地或另选地，第二类型电极的至少一部分被形成在微激光二极管的侧面。
可选地或另选地，微激光二极管包括红色、蓝色和绿色微激光二极管。
可选地或另选地，微激光二极管的直径小于100微米。
可选地或另选地，所述第一类型电极是阳极，所述第二类型电极是阴极。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于制造微激光二极管显示装置的方法，包括使用根据本发明的方法将微激光二极管转移到微激光二极管显示装置的接收衬底。
根据本发明的实施例，本发明可以提供用于转移微激光二极管的新方案。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是具有垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构的微激光二极管的横截面示意图。
图2是根据本发明实施例的微激光二极管显示装置的横截面示意图。
图3是根据本发明另一实施例的微激光二极管显示装置的横截面示意图。
图4是根据本发明实施例的微激光二极管显示装置的俯视图的示意图。
图5-9示意性地示出了根据本发明的实施例的将微激光二极管从承载衬底转移到接收衬底的过程。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
将参照附图来描述本发明的各种实施例和示例。
图1是具有垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构的微激光二极管的横截面示意图。具有VCSEL结构的微激光二极管可用于本发明的实施例中。
如图1所示，所述激光二极管100包括：下接触层107、下布拉格反射器层106、下间隔层105、有源层104、上间隔层103、上布拉格反射器层102和上接触层101。
例如，所述微激光二极管100可以安装在下金属电极108上。
图2是根据本发明实施例的微激光二极管显示装置的横截面示意图。
如图2所示，微激光二极管显示装置包括衬底213。第一类型电极214设置在衬底213上。衬底213可以具有诸如有源矩阵薄膜晶体管(AM TFT)电路的控制驱动电路。例如，衬底213可以是具有互补型金属氧化物半导体(CMOS)电路的硅衬底。可选地，衬底213可以是具有薄膜晶体管(TFT)电路的玻璃背板。另选地，衬底213可以是具有电路的柔性衬底，例如，柔性印刷电路板(FPCB)。
微激光二极管显示装置还包括至少一种颜色的微激光二极管阵列(200r、200g、200b)和第二类型电极211。所述微激光二极管阵列接合在衬底213上。例如，微激光二极管(200r、200g、200b) 的第一侧(下侧)通过接合层215连接第一类型电极214。第二类型电极211连接所述微激光二极管(200r、200g、200b)的第二侧。
例如，所述微激光二极管可以具有如图1所示的VCSEL结构。所述至少一种颜色包括红色、蓝色和绿色。
例如，所述第一类型电极是阳极，所述第二类型电极是阴极。
例如，微激光二极管的直径可以为1-500微米，优选地，可以是10-100微米，更优选地，可以是20-50微米。在一个示例中，微激光二极管的直径可以小于100微米。
在现有技术中，显示装置中不使用激光二极管。然而，在本发明中，激光二极管用于显示。例如，微激光二极管显示装置可以是投影显示装置，并且被用作投影仪的光源。它可以将光投射到显示屏(显示面)上。因为微激光二极管可以发射高度准直的光，所以，所述微激光二极管显示装置可以实现免对焦显示。与由于焦深有限而需要复杂的光学聚焦系统的微发光二极管投影显示装置相比，使用微激光二极管的显示方案优势突出。这将会产生与微发光二极管的显示不同的新的技术趋势。
如图2所示，电介质填充层212填充在微激光二极管(200r、 200g、200b)之间。这种结构适合于半导体处理。例如，该结构有助于在微激光二极管的顶部上形成第二类型电极(阴极)。此外，该结构可以为微激光二极管提供支撑。另选地，该结构可以隔开相邻的微激光二极管。
图3是根据本发明另一实施例的微激光二极管显示装置的横截面示意图。图2和图3所示的微激光二极管显示装置的差别体现在第二类型电极311和电介质填充层312上。
如图3所示，在一个示例中，电介质填充层312低于微激光二极管(200r、200g、200b)。在微激光二极管(200r、200g、200b) 的侧向形成第二类型电极311的至少一部分。通过这种方式，可以在电极和二极管之间更好地实现欧姆接触。另选地，这可以进一步为微激光二极管提供更好的散热。
如图3所示，在另一示例中，在微激光二极管和电介质填充层的顶部形成第二类型电极311。第二类型电极311被图案化，以暴露微激光二极管(200r、200g、200b)。与图2所示的微激光二极管显示装置相比，在该微激光二极管显示装置中，增加了第二类型电极的面积。这可以改善所述装置的散热性能。
可选地，第二类型电极311可以是透明的并且未被图案化。这会简化所述装置的制造。
第二类型电极可以是公共电极和/或被短路。
本领域技术人员应当理解，虽然在一个附图示出了上述两个示例，但是所述示例可以单独实现，或者以组合的方式实现。
图4是根据本发明实施例的微激光二极管显示装置的俯视图的示意图。
如图4所示，微激光二极管器件450包括红色微激光二极管 400r、绿色微激光二极管400g和蓝色微激光二极管400b。所述微激光二极管排列成多个单元。每个单元包括一个红色微激光二极管400r，两个绿色微激光二极管400g和一个蓝色微激光二极管 400b。
如图4所示，绿色微激光二极管400g有冗余。这可以提高产量/可靠性。
根据本发明的实施例的微激光二极管显示装置可以在电子设备中用作投影显示源。所述电子设备可以是投影仪、投影电视、具有投影显示器的智能电话等。
下面将参照图5-9描述用于转移微激光二极管的方法。
图5-9示意性地示出了根据本发明的实施例的将微激光二极管从承载衬底转移到接收衬底的工艺。
如图5所示，在接收衬底513上形成接合层515。第一类型电极514连接所述接合层515。第一类型电极514可以是阳极。
承载衬底520上的微激光二极管500r的第一侧(下侧)与接合层514接触。所述承载衬底520是激光透明的。
例如，如图5所示，所述微激光二极管500r为红色。它可以是图1所示的具有VCSEL结构的微激光二极管。
从承载衬底520的侧面用激光521照射所选择的微激光二极管500r，使所选择的微激光二极管500r从承载衬底520上剥离。
例如，在剥离期间，微激光二极管500r通过重力保持在接收衬底513上。可选地，接合层515的粘附力也可以保持微激光二极管500r。进一步可选地，也可以向微激光二极管500r施加静电力，使其保持在接收衬底513上。更进一步可选地，可以向微激光二极管500r施加电磁力，使其保持在接收衬底513上。上述方法可以单独使用或以随意组合的方式使用。
本实施例提出了一种用于转移微激光二极管的新方法。与现有技术中的用拾取头逐个拾取激光二极管的方案相比，该实施例更适合于半导体处理。例如，该实施例可以提高产量。另选地，该实施例还可以提供更有效的转移。另选地，可以改善微激光二极管的分辨率。
如图6所示，通过选择性激光523，可以选择性地将承载衬底522上的绿色微激光二极管500g转移到接收衬底513上。如图 7所示，通过选择性激光525，可以选择性地将承载衬底524上的蓝色微激光二极管500b转移到接收衬底513上。该处理类似于图 5所示的红色微激光二极管的转移，因此，此处不再赘述。
在转移之后，可以固化接合层515。
如图8所示，电介质填充材料填充在微激光二极管(500r、 500g、500b)之间，以形成电介质填充层512。电介质填充层512 可以与微激光二极管的上表面齐平。可选地，可以通过回蚀，使电介质填充层低于微激光二极管的上表面，这样就可以如图3所示，形成上电极并且使上电极与微激光发光二极管的侧面的至少一部分接触。
这种处理方式可以为设计者或制造者在设计和制造微激光二极管显示装置时提供灵活性。
如图9所示，形成第二类型电极511，使其与微激光二极管 (500r、500g、500b)的第二侧(上侧)连接。
例如，在形成第二类型电极511期间，在微激光二极管(500r、 500g、500b)和电介质填充层512上形成电极层。然后，图案化所述电极层使微激光二极管暴露，以形成第二类型电极511。
可选地，电极层是透明的，并且可以不被图案化。这将简化制造处理，从而降低成本。
尽管并未示出，但是可以在微激光二极管(500r、500g、500b) 的侧向形成第二类型电极511的至少一部分。
例如，第二类型电极511可以是公共电极。
例如，第一类型电极514是阳极，第二类型电极511是阴极。
例如，微激光二极管(500r、500g、500b)的直径可以小于 100微米。
例如，可以在被转移的微激光二极管的顶部施加保护层。
在另一个实施例中，一种用于制造微激光二极管显示装置的方法可以包括：通过使用根据本发明的任何实施例提供的方法将微激光二极管转移到微激光二极管显示装置的接收衬底上。
例如，该制造方法可以用于制造根据本发明实施例的微激光二极管显示装置。可选地，该方法还可用于制造微激光二极管显示装置，并且所述微激光二极管显示装置可用于微激光打印机、光通信、准直光源、微显示器、微投影仪等领域。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。

Claims (7)

1.一种用于转移微激光二极管的方法，所述方法包括：
在接收衬底上形成第一类型电极，其中，在所述第一类型电极上设置有接合层；
将承载衬底上的微激光二极管的第一侧与所述接合层接触，其中，所述承载衬底是激光透明的；
从承载衬底侧用激光照射所选择的微激光二极管，以从承载衬底剥离所选择的微激光二极管；
将电介质填充材料填充在微激光二极管之间，以形成电介质填充层，并通过回蚀，使电介质填充层低于所述微激光二极管的上表面；
在微激光二极管和电介质填充层上形成电极层；以及
对电极层进行图案化以暴露微激光二极管，图案化后的电极层为第二类型电极；
其中，所述第二类型电极的至少一部分被形成在微激光二极管的侧面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在剥离期间，通过重力、接合层的粘附力、施加到微激光二极管的静电力和施加到微激光二极管的电磁力中的至少一个，将微激光二极管保持在接收衬底上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微激光二极管具有垂直腔面发射激光器结构，所述垂直腔面发射激光器结构包括：下接触层、下布拉格反射器层、下间隔层、有源层、上间隔层、上布拉格反射器层和上接触层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，微激光二极管包括红色、蓝色和绿色微激光二极管。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，微激光二极管的直径小于100微米。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一类型电极是阳极，所述第二类型电极是阴极。
7.一种用于制造微激光二极管显示装置的方法，所述方法包括使用根据权利要求1-6中的任何一项所述的方法将微激光二极管转移到微激光二极管显示装置的接收衬底。
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