CN110034224A - 一种基于条形Micro-LED的转印方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于条形Micro‑LED的转印方法,涉及显示器制备技术领域,解决现有方法需要逐个转印Micro‑LED效率低下且精度难以控制,进而导致制作成本高等问题,所述转印方法通过激光将基底上制备的Micro‑LED阵列切割成条状Micro‑LED结构,利用提供的临时载体将条形Micro‑LED转移到具有电极结构的目标基板上,再采用激光剥离的方法去除所述临时载体,完成Micro‑LED芯片的转印。基于条形Micro‑LED的转印方法不同于传统机械手单独摆放单个Micro‑LED芯片的方法,能一次性转印多个制作成条形结构的Micro‑LED芯片到目标基板上。同时,将多颗分立的Micro‑LED芯片制作成条形结构,能降低转印过程中定位和操作的难度,相对现有技术而言,转印效率更高、成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及显示器制备技术领域,具体涉及一种基于条形Micro-LED的转印方法。
背景技术
Micro-LED为Micro-Light Emitting Diode的缩写,中文名为“微型发光二极管”,是尺寸很小的LED,通常小于100μm。Micro-LED由于具备更小的体积、更为均匀的电流扩散能力、更为出色的显示范围,被认为是下一代显示技术最合适的解决方案。
按照现有技术,在制造全彩色LED显示器件过程中,需要逐个拾取红、绿、蓝(RGB)三种像素的LED芯片,并把它们分别放置到目标基板对应的电极上,通过引线键合、或者倒装焊的方式实现LED与基板的电气连接,进而形成全彩色显示器件,这个拾取和放置转移的过程称为LED的转印。这个过程中需要多次拾起并放下LED芯片,大大降低了生产显示器件的效率,使LED显示器件的成本升高。同时,由于Micro-LED体积较常规LED更小,通常小于100μm,拾取和放下很难精准控制,存在有较大的误差,现有技术难以满足Micro-LED的转印需求,生产出的Micro-LED显示器件质量良莠不齐。
综上,现有技术中需要机械手实现精准对位,且必须要求机械手能够长时间连续稳定工作,这对机械手的制作提出了很高的要求,当前阶段制作成本较高。并且逐个Micro-LED的转印效率低下且精度难以控制。
发明内容
本发明为解决现有方法需要逐个转印Micro-LED存在效率低下且精度难以控制,进而导致制作成本高等问题,提供一种基于条形Micro-LED的转印方法。
基于条形Micro-LED的转印方法,该方法由以下步骤实现:
步骤一、选择Micro-LED阵列,所述Micro-LED阵列包括基底和位于所述基底第二表面上的多个呈阵列排列的Micro-LED芯片,
步骤二、采用激光器在相邻行Micro-LED芯片或相邻列Micro-LED芯片之间的基底第二表面加工V型凹槽,并对所述V型凹槽施加外力,使所述基底沿着V型凹槽裂开,获得条形Micro-LED芯片;
步骤三、采用粘合剂与步骤二获得的条形Micro-LED芯片的基底的第一表面粘接,然后将临时载体与所述粘合剂粘接;
步骤四、在所述条形Micro-LED芯片中的每个Micro-LED芯片的表面填涂焊料,然后将目标基板与条形Micro-LED芯片通过热压键合实现电气互联;
步骤五、去除所述临时载体,去除所述粘合剂,完成条形Micro-LED芯片的转印。
本发明的有益效果:
本发明所述的转印方法,通过激光切割将位于基底上分离的Micro-LED芯片制作成条形Micro-LED芯片,使用临时载体实现条形Micro-LED芯片的转印,不同于现有的单个转印技术,能一次性转印多个Micro-LED芯片到目标基板,避免了多次转印Micro-LED芯片对显示器件造成的损伤,极大减少转印次数,具有转印效率高、成本低、操作简单等优点。
本发明所述的转印方法,能一次性转印多个制作成条形结构的Micro-LED芯片到目标基板上,转印效率高。同时,将多颗分离的Micro-LED芯片制作成条形结构,再对条形结构进行转印,能降低转印过程中定位和操作的难度,降低制造成本并提高良品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来说,在付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的基于条形Micro-LED的转印方法的流程图;
图2为本发明所述的基于条形Micro-LED的转印方法中Micro-LED阵列的结构示意图;
图3为单个Micro-LED芯片的示意图;
图4为图3的剖视图;
图5为本发明所述的基于条形Micro-LED的转印方法中目标基板的结构示意图;
图6为本发明所述的基于条形Micro-LED的转印方法中的基底上加工出V型凹槽的示意图;
图7为图6的俯视图;
图8为本发明所述的基于条形Micro-LED的转印方法中沿X方向上加工出V型凹槽并裂解制作条形Micro-LED芯片的示意图;
图9为图8的俯视图;
图10为本发明所述的基于条形Micro-LED的转印方法中沿Y方向上加工条形Micro-LED芯片的示意图;
图11为图10的俯视图;
图12为条形Micro-LED芯片的剖视图;
图13为图12的右视图;
图14为粘合剂与条形Micro-LED芯片结合后,条形Micro-LED芯片的剖视图;
图15为图14的右视图;
图16为临时载体与粘合剂结合后,条形Micro-LED芯片的剖视图;
图17为图16的右视图;
图18为在条形Micro-LED芯片中的每个Micro-LED芯片表面填涂焊后,条形Micro-LED芯片的剖视图;
图19为图18的右视图;
图20为将条形Micro-LED芯片与目标基板对齐结合后,条形Micro-LED芯片的剖视图;
图21为图20的右视图;
图22为去除临时载体的条形Micro-LED芯片的剖视图;
图23为图22的右视图;
图24为去除粘合剂的条形Micro-LED芯片的剖视图;
图25为图24的右视图;
图26为采用本发明所述的基于条形Micro-LED的转印方法获得的一种Micro-LED显示屏结构示意图。
图中:1、基底,2、Micro-LED芯片,3、条形Micro-LED芯片,4、粘合剂,5、临时载体,6、焊料,7、目标基板,8、P型电极接口,9、N型电极接口,20、P型半导体,21、N型半导体、22、P型电极,23、N型电极,2R、发红光的Micro-LED芯片,2G、发绿光的Micro-LED芯片,2B、发蓝光的Micro-LED芯片。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式,一种基于条形Micro-LED的转印方法,该方法由以下步骤实现:
步骤S101:提供在基底上的Micro-LED阵列,其中Micro-LED阵列上有n颗分离的Micro-LED芯片,n≥2。
步骤S102:提供粘合剂、临时载体和目标基板。
步骤S103:利用激光器在所述基底的第二表面加工出V形凹槽,对所述V形凹槽施加外力,使所述基底沿着V形凹槽裂解,制作出条形Micro-LED芯片。
步骤S104:将所述粘合剂和所述条形Micro-LED芯片结合。
步骤S105:将所述临时载体和粘合剂结合,形成连接。
步骤S106:在每个Micro-LED芯片的第二表面上填涂焊料。
步骤S107:将所述条形Micro-LED和目标基板对齐并结合。
步骤S108:对粘合剂进行处理,使粘合剂粘性减弱,去除所述临时载体,去除所述粘合剂,完成条状Micro-LED的转印。
本发明提供的基于条形Micro-LED的转印方法,通过激光切割将位于基底上分离的Micro-LED芯片制作成条形Micro-LED芯片,使用临时载体实现条形Micro-LED芯片的转印,不同于现有的单个转印技术,具有转印效率高、成本低、操作简单等优点。
具体实施方式二、结合图1至图26说明本实施方式,本实施方式为具体实施方式一所述的一种基于条形Micro-LED的转印方法的实施例:
结合图1,图1为本实施例提供的一种基于条形Micro-LED转印方法流程图,所述条形Micro-LED转印方法包括:
S101:提供Micro-LED阵列,所述Micro-LED阵列包括基底1和位于所述基底1表面上的多个呈阵列排列的Micro-LED芯片,所述基底1包括相对设置的第一表面和第二表面,所述Micro-LED芯片2位于所述基底第二表面。每个Micro-LED芯片2包括相对设置的第一表面和第二表面,所述Micro-LED的第二表面位于所述基底1的第二表面,所述Micro-LED芯片的第一表面上没有任何保护膜、介质膜。
结合图2,图2为所述Micro-LED阵列,包括基底1和位于基底1第二表面上的多个Micro-LED芯片2共同组成。在本实施例中,所述基底1为蓝宝石衬底,可以是C-Plane蓝宝石衬底、图案化蓝宝石衬底或是其它形式的蓝宝石衬底。
所述多个Micro-LED芯片2均具有相同尺寸和间距,按照行或列排列形成阵列。所述多个Micro-LED芯片2的尺寸可以是符合Micro-LED定义的任意值,即所述Micro-LED芯片2是长、宽均小于100μm的任意值。为方便说明,图2中所述Micro-LED芯片2的数目只画出了一部分,在本实施例中所述Micro-LED芯片数目可以是大于等于2个的任意数值。
本实施例中不限定Micro-LED阵列中Micro-LED芯片2之间的距离,只需确保每个Micro-LED芯片2之间的距离是确定不变的即可。
所述Micro-LED芯片2包括:P电极22、P型半导体20、有源层、N型半导体21和N电极23。所述Micro-LED芯片2是同侧电极,即P型电极22和N型电极23位于同一侧,结合图3和图4,图3为单个所述Micro-LED芯片2的示意图,图4为单个所述Micro-LED芯片2的剖视图。为方便说明,图3和图4中Micro-LED芯片2中包含了P电极22、P型半导体20、有源层和N型半导体层21和N电极23。
本实施例中不限定所述Micro-LED阵列中Micro-LED芯片2的材料组分,可以是单色的Micro-LED芯片,也可以是多色的Micro-LED芯片。本实施例中对所述Micro-LED芯片2材质不做限定,可以是GaAs、GaP、GaN、SiC或AlGaN。
本实施例中不限定所述Micro-LED阵列的具体形成方法,可以先形成多个独立的Micro-LED芯片2,然后将Micro-LED芯片2放置在基底1的第二表面。
S102:提供粘合剂4、目标基板6和临时载体5。
所述粘合剂4用来提供粘性,可以是SU-8胶、苯并环丁烯、聚酰亚胺、聚苯并恶唑树脂或硅酮胶。所述粘合剂5应该是粘性易于控制的,可以是紫外线或其它辐射能够固化的光敏粘合剂,也可以是热处理能够固化的粘合剂,在本实施例中不进行限定。
结合图5,所述目标基板6表面具有电极结构,每个电极结构具有P型电极接口8和N型电极接口9,能够实现驱动Micro-LED的功能,所述目标基板6上的电极结构大小应和Micro-LED芯片2大小相同,所述电极结构的间距应和所述Micro-LED阵列上的Micro-LED芯片2的间距相同,所述电极结构的总数应大于等于所述Micro-LED阵列上的Micro-LED芯片2的数目。所述目标基板的驱动方式在此不做限定,可以是主动驱动、也可以是被动驱动。所述目标基板的材料在此不做限定,可以是硅基材料,也可以是碳基或其它类型的材料。
所述临时载体5应为一种容易去除、能起到支撑作用、具有一定厚度的物质,材质可以是硅、蓝宝石、玻璃、陶瓷或聚合物基板。
S103:利用激光器在所述基底的第二表面加工出V形凹槽,对所述V形凹槽施加外力,使所述基底沿着V形凹槽裂解,制作出条形Micro-LED芯片。
本实施方式中,所述激光器可以波长为200-300nm的紫外激光器,激光焦点光斑应在1~10μm之间。所述激光加工应在所述Micro-LED阵列基底的第二表面进行,激光切割中使用氮气作为保护气体,结合图6,图6为加工出的V型凹槽示意图。所述V型凹槽应位于两行Micro-LED芯片2之间,应对相邻的Micro-LED芯片2没有影响,结合图7,图7为加工出的V型凹槽的俯视图。为了方便V型凹槽在外力的作用下裂解,所述V型凹槽的深度应大于20μm。
本实施例对所述对V型凹槽施加应力的方法不做限定,能实现V型凹槽裂解的方法均可。
结合图8和图9,图8为加工出的条形Micro-LED芯片3示意图,图9为加工出的条形Micro-LED芯片3俯视图,所述条形Micro-LED芯片3是由基底1连接而成具有不少于2个的Micro-LED芯片2组成。
需要说明的是,图8和图9是沿着图示中X方向上加工出V型凹槽并裂解制作条形Micro-LED芯片3,在本实施例中,也可以沿着图示Y方向上加工出V型凹槽并裂解形成条形Micro-LED芯片3,结合图10和图11,图10为沿Y方向上加工条形Micro-LED芯片3的示意图,图11为沿Y轴方向上加工出条形Micro-LED芯片3的俯视图。
结合图12和图13,所述条形Micro-LED芯片3由基底1和多个Micro-LED芯片2组成。
S104:将所述粘合剂4和所述条形Micro-LED芯片结合。
结合图14和图15,将粘合剂4和所述基底1的第一表面结合,通过所述基底1实现所述粘合剂4和所述条形Micro-LED芯片3的结合。
S105:将所述临时载体5和粘合剂4结合,形成连接。
结合图16和图17,将所述临时载体5和粘合剂4结合,在粘合剂的作用下,临时载体5、粘合剂4和条形Micro-LED芯片3结合到一起。所述结合过程中,可以给临时载体5施加作用力,实现临时载体5和粘合剂4之间形成较稳定的连接。
S106:在每个Micro-LED芯片2的第二表面上填涂焊料。
结合图18和图19,在每个Micro-LED芯片2的第二表面上填涂焊料6。
所述填涂方式在本实施例中不做限定,只要能实现焊料在Micro-LED芯片上的精确填涂即可。所述焊料在本实施例中不做限定,可以是导电银胶、锡膏等。
S107:将所述条形Micro-LED和目标基板对齐并结合。
结合图20和图21,将所述条形Micro-LED芯片3和目标基板7对齐并结合。所述对齐可以借助光学显微镜,将Micro-LED芯片2的电极和目标基板7上的电极一一对应。所述结合应当理解为使目标基板7和Micro-LED芯片2实现电气互联。
S108:对粘合剂4进行处理,使粘合剂粘性减弱,去除所述临时载体,去除所述粘合剂,完成条状Micro-LED的转印。
结合图22和图23,去除所述临时载体5;结合图24和图25,去除Micro-LED芯片2的第一表面上覆盖的粘合剂4。需要说明的是,所述对粘合剂4进行处理的方法,需要结合所述粘合剂4的特点进行选择,可选的,若使用光敏型粘合剂可以进行紫外曝光或辐射来降低粘性,若使用热处理能够改变粘性的粘合剂则可以进行热处理降低粘性。
所述去除临时载体5通过激光剥离实现。所述去除粘合剂4可以通过干法刻蚀或湿法腐蚀等方式实现。
结合图26,采用本发明所述的基于条形Micro-LED的转印方法获得的一种Micro-LED显示屏结构示意图。采用多色的Micro-LED芯片。其中,图2R为发红光的Micro-LED芯片,2G为发绿光的Micro-LED芯片,2B为发蓝光的Micro-LED芯片。
对所公开实施的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例中的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的,本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明精神和范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会限制于本文所示的这些实施例,而是要复合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.基于条形Micro-LED的转印方法,其特征是:该方法由以下步骤实现:
步骤一、选择Micro-LED阵列,所述Micro-LED阵列包括基底和位于所述基底第二表面上的多个呈阵列排列的Micro-LED芯片;
步骤二、采用激光器在相邻行Micro-LED芯片或相邻列Micro-LED芯片之间的基底第二表面加工V型凹槽,并对所述V型凹槽施加外力,使所述基底沿着V型凹槽裂开,获得条形Micro-LED芯片;
步骤三、采用粘合剂与步骤二获得的条形Micro-LED芯片的基底的第一表面粘接,然后将临时载体与所述粘合剂粘接;
步骤四、在所述条形Micro-LED芯片中的每个Micro-LED芯片的表面填涂焊料,然后将目标基板与条形Micro-LED芯片通过热压键合实现电气互联;
步骤五、去除所述临时载体,去除所述粘合剂,完成条形Micro-LED芯片的转印。
2.根据权利要求1所述的基于条形Micro-LED的转印方法,其特征在于:所述Micro-LED阵列中各Micro-LED芯片是分离的,条形Micro-LED芯片中分离Micro-LED芯片个数大于2个。
3.根据权利要求1所述的基于条形Micro-LED的转印方法,其特征在于:所述Micro-LED芯片为单色的Micro-LED芯片或多色的Micro-LED芯片,所述Micro-LED芯片的材料为GaAs、GaP、GaN、SiC或AlGaN;
所述Micro-LED芯片是同侧电极,即P型电极和N型电极位于同一侧。
4.根据权利要求1所述的基于条形Micro-LED的转印方法,其特征在于:所述目标基板表面具有电极结构,每个电极结构具有P型电极接口和N型电极接口,用于实现驱动Micro-LED芯片,所述目标基板上的P型电极接口的尺寸应小于或等于Micro-LED芯片P电极的尺寸,所述目标基板上的N型电极接口的尺寸应小于或等于Micro-LED芯片N电极的尺寸;
所述电极结构的间距与Micro-LED芯片的间距相同,所述电极结构的总数大于或等于所述Micro-LED阵列上的Micro-LED芯片的数目;
所述目标基板的材料为硅基材料或碳基材料。
5.根据权利要求1所述的基于条形Micro-LED的转印方法,其特征在于:所述Micro-LED阵列的基底是蓝宝石,具体为C-Plane蓝宝石衬底或图案化蓝宝石衬底。
6.根据权利要求1所述的基于条形Micro-LED的转印方法,其特征在于:所述激光切割使用200-300nm的紫外激光器,激光焦点光斑在1~10μm之间;切割过程使用氦气作为保护气体。
7.根据权利要求1所述的基于条形Micro-LED的转印方法,其特征在于:所述粘合剂为SU-8胶、苯并环丁烯、聚酰亚胺、聚苯并恶唑树脂或硅酮胶。
8.根据权利要求1所述的基于条形Micro-LED的转印方法,其特征在于:所述临时载体为硅片、蓝宝石片、玻璃片、陶瓷或聚合物基板。
9.根据权利要求1所述的基于条形Micro-LED的转印方法,其特征在于:所述焊料是导电银胶或导电锡膏。
10.根据权利要求1所述的基于条形Micro-LED的转印方法,其特征在于:所述去除临时载体采用激光剥离实现,所述去除粘合剂通过干法刻蚀或湿法腐蚀实现。
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