CN112310252A - Micro LED晶粒、Micro LED基板及其制备方法 - Google Patents

Micro LED晶粒、Micro LED基板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种Micro LED晶粒、Micro LED基板及其制备方法。所述Micro LED晶粒包括依次设置在第一基板上的一激光释放层、一弱化结构层以及一磊晶层；其中，所述弱化结构层包括靠近磊晶层一侧的空洞以及结构层。所述Micro LED基板包括多个设置在第一基板上的Micro LED晶粒，这种既具有弱化结构也具有激光释放层的Micro LED基板，具有选择性激光剥离功能，可以实现一步转移以及绑定后的巨量修补技术，且激光剥离后的Micro LED晶粒无需对基板进行盐酸清洗，减少了制程工艺以及对原材料的使用。由于修复时所使用的Micro LED基板与一步转移时的Micro LED基板相同，从而规避不必要的良率损失。

Description

Micro LED晶粒、Micro LED基板及其制备方法
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种Micro LED及其制备方法。
背景技术
Micro LED(微型发光二极管)是新一代显示技术,比现有的OLED(有机发光二极管)技术亮度更高、发光效率更好、但功耗更低。Micro LED技术，将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化,其尺寸仅在1～10um等级左右。Micro LED最大的优势来自于微米等级的间距,每一点像素(pixel)都能定址控制及单点驱动发光、寿命长、应用范畴广。且封装要求低，更容易实现柔性及无缝拼接显示，是未来极具有发展潜力的未来显示器。
但限制Micro LED显示技术发展的瓶颈主要包括巨量转移技术。巨量转移技术即如何将大量微小尺度的Micro LED晶粒转移到大尺寸的转移板上，是Micro LED产品量产化的重要技术，如何保证巨量转移技术的低成本和高良率，是目前主要研究的技术问题。现有转移技术方案目前转移制程多，制程复杂，对原材料的需求量较大，制作成本高昂。
因此，现有技术存在缺陷，急需改进。
发明内容
本申请的目的在于提供一种Micro LED及其制备方法，以解决现有技术中转移制程复杂，制作成本高昂的问题，从而提高生产率。
为了解决上述问题，本申请提供一种Micro LED晶粒，所述Micro LED晶粒包括依次设置在第一基板上的一激光释放层、一弱化结构层以及一磊晶层；其中，所述弱化结构层包括靠近磊晶层一侧的空洞以及结构层。
在一些实施例中，所述磊晶层包括依次沉积的一缓冲层、一N型半导体层、一发光层以及一P型半导体层，其中，所述缓冲层覆盖所述激光释放层以及弱化结构层。
在一些实施例中，所述Micro LED晶粒还包括一N型电极以及一P型电极，所述N型电极与所述N型半导体层接触，所述P型电极与所述P型半导体层接触。
在一些实施例中，所述Micro LED晶粒还包括一扩散层，所述扩散层覆盖所述P型半导体层，所述P型电极与所述扩散层接触。
在一些实施例中，所述Micro LED晶粒还包括一保护层，所述保护层包覆于所述Micro LED单元外侧，露出所述N型电极以及所述P型电极的一部分。
在一些实施例中，所述激光释放层的材料为聚酰亚胺。
在一些实施例中，所述弱化结构层的材料为非晶硅、多晶硅以及含硅化合物中的至少一种。
在一些实施例中，所述扩散层的材料为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟镓锌、氧化铟锡锌以及导电性高分子中的至少一种。
本申请还提供一种Micro LED基板，所述Micro LED基板包括第一基板，所述第一基板上设置有多个上述的Micro LED晶粒。
本申请还提供一种上述Micro LED基板的制备方法，包括步骤：
提供一第一基板以及一第一临时基板，在所述第一基板上沉积聚酰亚胺材料，形成激光释放层，并且在所述第一临时基板上沉积含硅材料，经过图案化处理形成一硅结构层；
在所述第一临时基板的所述硅结构层上依次沉积磊晶层材料以及透明扩散材料，并且用UV解黏胶贴合一第二临时基板，然后通过激光剥离所述第一临时基板；
将剥离所述第一临时基板后的硅结构层与所述激光释放层键合，然后移除所述UV解黏胶以及第二临时基板，并进行图案化处理形成形成缓冲层、N型半导体层、发光层、P型半导体层以及扩散层；
沉积电极材料，图案化形成N型电极以及P型电极，并对所述硅结构层进行化学蚀刻，产生空洞以及结构层，以形成弱化结构层；
沉积保护材料，并经过图案化处理形成保护层。
本申请公开了一种Micro LED晶粒、Micro LED基板及其制备方法。所述Micro LED晶粒包括依次设置在第一基板上的一激光释放层、一弱化结构层以及一磊晶层；其中，所述弱化结构层包括靠近磊晶层一侧的空洞以及结构层。所述Micro LED基板包括多个设置在第一基板上的Micro LED晶粒，这种既具有弱化结构也具有激光释放层的Micro LED基板，具有选择性激光剥离功能，可以实现一步转移以及绑定后的巨量修补技术，且激光剥离后的Micro LED晶粒无需对基板进行盐酸清洗，减少了制程工艺以及对原材料的使用。由于修复时所使用的Micro LED基板与一步转移时的Micro LED基板相同，从而规避不必要的良率损失。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例所提供的一种Micro LED基板的结构示意图。
图2A至图2E为本申请实施例所提供的一种Micro LED基板的各膜层结构示意图。
图3为本申请实施例所提供的一种Micro LED基板的制备方法流程图。
图4为本申请实施例所提供的一种Micro LED基板与TFT基板对位连接后的结构示意图。
图5为本申请实施例所提供的一种Micro LED晶粒的转移方法流程图。
图6为本申请实施例所提供的一种Micro LED晶粒的巨量修复方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
具体的，请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种Micro LED基板的结构示意图。本申请提供一种Micro LED晶粒，位于第一基板100上，所述Micro LED晶粒包括依次沉积的一激光释放层110、一弱化结构层120以及一磊晶层130；其中，所述弱化结构层120包括靠近磊晶层一侧的空洞121以及结构层122。所述磊晶层130包括依次沉积的一缓冲层131、一N型半导体层132、一发光层133以及一P型半导体层134，其中，所述缓冲层134覆盖所述激光释放层110以及弱化结构层120。所述Micro LED晶粒还包括一N型电极151以及一P型电极152，所述N型电极151与所述N型半导体层132接触，所述P型电极152与所述P型半导体层134接触。
在本申请中，所述Micro LED晶粒还包括一扩散层140，所述扩散层140覆盖所述P型半导体层134，所述P型电极152与所述扩散层140接触。本领域技术人员可以理解的是，当设置有所述扩散层140时，所述P型电极152与所述扩散层140直接接触，通过所述扩散层140与所述P型半导体层134连通。所述扩散层140还可以覆盖所述N型半导体层132，此时，所述N型电极151与所述扩散层140直接接触，通过所述扩散层140与所述N型半导体层132连通。优选地，本申请所述扩散层140仅覆盖所述P型半导体层134，需要注意的是，图1仅示出本申请优选方案，但不仅限于此。例如：所述扩散层140可以仅覆盖所述N型半导体层132；所述扩散层140可以既覆盖所述P型半导体层134，又覆盖所述N型半导体层132。
所述Micro LED晶粒还包括一保护层160，所述保护层160包覆于所述Micro LED晶粒外侧，露出所述N型电极151以及所述P型电极152的一部分。本领域技术人员可以理解的是，所述保护层160仅覆盖所述激光释放层110远离所述第一基板100的一侧。
本申请实施例提到的Micro LED晶粒的尺寸为微米级，正常LED(Normal LED)的尺寸为毫米级，本申请实施例提到的Micro LED晶粒的尺寸缩小到为正常LED品粒尺寸的百分之一左右。
本申请还提供一种Micro LED基板10，包括一第一基板100，所述第一基板100上设置有多个上述Micro LED晶粒。
在本申请中，所述第一基板100的材料为石英、玻璃、蓝宝石、硅以及氮化镓中的至少一种；所述激光释放层110的材料为聚酰亚胺；所述弱化结构层120的材料为非晶硅、多晶硅以及含硅化合物中的至少一种；所述扩散层140的材料为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟镓锌、氧化铟锡锌以及导电性高分子中的至少一种，所述保护层160的材料为本领域常见材料，本申请不再赘述。
请参阅图2A至图2E以及图3，图2A至图2E为本申请实施例所提供的一种Micro LED基板的各膜层结构示意图；图3为本申请实施例所提供的一种Micro LED基板的制备方法流程图。本申请提供一种上述Micro LED基板的制备方法，其中，包括步骤：
请参阅图2A以及图3，步骤S1：提供一第一基板100以及一第一临时基板200，在所述第一基板100上沉积聚酰亚胺材料，形成激光释放层110，并且在所述第一临时基板200上沉积含硅材料，经过图案化处理形成一硅结构层123；
请参阅图2B以及图3，步骤S2：在所述第一临时基板200的所述硅结构层123上依次沉积磊晶层材料以及透明扩散材料，并且用UV解黏胶310贴合一第二临时基板300，然后通过激光剥离所述第一临时基板200；
请参阅图2C以及图3，步骤S3：将剥离所述第一临时基板200后的硅结构层123与所述激光释放层110键合，然后移除所述UV解黏胶310以及第二临时基板300，并进行图案化处理形成形成缓冲层131、N型半导体层132、发光层133、P型半导体层134以及扩散层140；
请参阅图2D以及图3，步骤S4：沉积电极材料，图案化形成N型电极151以及P型电极152，并对所述硅结构层123进行化学蚀刻，产生空洞121以及结构层122，以形成弱化结构层120；
请参阅图2E以及图3，步骤S5：沉积保护材料，并经过图案化处理形成保护层160。
本领域技术人员可以理解的是，本申请所述Micro LED基板并不限制为上述MicroLED基板的制备方法，若采用其他制备方法制备出本申请所述Micro LED基板，也应属于本申请保护范围。
在本申请中，所述第一临时基板200的材料优选为蓝宝石，对所述第二临时基板300的材料不做限定，本领域常规材料即可。
在本申请中，当将剥离所述第一临时基板200后的硅结构层123与所述激光释放层110键合后，图案化的过程中，所述激光释放层110也会相应的图案化，不再是整层覆盖于所述第一基板100上，而是对应每个所述Micro LED晶粒设置，此时，多个所述Micro LED晶粒阵列于所述第一基板100上，所述多个Micro LED晶粒的阵列方式以及间距，可以根据实际情况来自由设置，此处并不做限定。可以利用AOI(Automated Optical Inspection,自动光学检测)检查多个Micro LED晶粒的排列情况，确保多个Micro LED晶粒排列整齐，以确保后续转移的质量。
在制备所述弱化结构层120层时，通过化学蚀刻，使所述硅结构层123上层的材料被反应去除，产生上层的空洞121以及下层的结构层122，由于所述空洞121的存在，可以使所述Micro LED晶粒在转移的过程中，更容易从所述第一基板100上脱离。
在本申请中，所述第二临时基板300通过所述UV解黏胶310与未经图案化的所述扩散层140粘结，所述第二临时基板300可以为剥离所述第一临时基板200后的各个膜层提供一定的支撑，并且便于与所述第一基板100进行键合。键合后所述第二临时基板300通过使用特定光照时，可以从所述扩散层140上完全脱落，而所述UV解黏胶310也不会残留于所述扩散层140表面，脱落后的所述第二临时基板300通过清洗也可以回收再利用，节约了原材料的成本。
本领域技术人员可以理解的是，本申请所述的Micro LED晶粒，由于每一MicroLED晶粒与所述第一基板100之间都间隔有一层激光释放层110，即所述Micro LED晶粒与所述第一基板100并非直接连接，因此在转移过程中，可以直接对所述第一基板100进行处理(例如利用激光照射所述第一基板100)，便可以使所述Micro LED晶粒从所述第一基板100脱落，达到一步转移的目的。
请参阅图4以及图5，图4为本申请实施例所提供的一种Micro LED基板10与TFT基板对位连接后的结构示意图；图5为本申请实施例所提供的一种Micro LED晶粒的转移方法流程图。本申请实施例提供一种上述Micro LED晶粒转移至TFT基板的方法，包括如下步骤：
步骤S1：将所述Micro LED基板10与所述TFT基板20对位连接；
步骤S2：对所述Micro LED基板10进行施压，使所述弱化结构层120断裂，并移除所述第一基板120以及所述激光释放层110；
步骤S3：加热使Micro LED晶粒与所述TFT基板20键合。
在上述转移方法中，所述Micro LED晶粒上的N型电极151以及P型电极152分别与所述TFT基板20上的焊接凸点21对位连接，在所述焊接凸点21上涂覆有一层黏胶，当加热时，所述黏胶与所述焊接凸点21先后熔化，从而使所述Micro LED晶粒与所述TFT基板20键合。
请参阅图6，图6为本申请实施例所提供的一种Micro LED晶粒的巨量修复方法流程图。本申请实施例提供一种上述Micro LED晶粒的巨量修复方法，包括如下步骤：
步骤S1：对TFT基板缺陷像素的位置采用激光转移释放Micro LED基板10相应位置的Micro LED晶粒；
步骤S2：将取下的Micro LED晶粒与所述TFT基板进行绑定；
步骤S3：用于修复的Micro LED晶粒与所述TFT基板绑定后，吸走残留在所述MicroLED晶粒上激光释放层110薄膜。
在上述巨量修复方法中，用于修复的Micro LED基板10与原本用于转移的MicroLED基板10相同，此时可以保证与所述TFT基板对位的精确度，而且所述Micro LED基板10上的每个Micro LED晶粒都是相互独立存在的，可以同时多个修复。
本申请公开了一种Micro LED晶粒，位于第一基板上，每一所述Micro LED晶粒包括依次沉积的一激光释放层110、一弱化结构层120以及一磊晶层130；所述弱化结构层120包括靠近磊晶层130一侧的空洞121以及结构层122。所述Micro LED基板10包括多个设置在第一基板上的Micro LED晶粒，这种既具有弱化结构层120也具有激光释放层110的MicroLED基板10，具有选择性激光剥离功能，可以实现一步转移以及绑定后的巨量修补技术，且激光剥离后的Micro LED晶粒无需对基板进行盐酸清洗，减少了制程工艺以及对原材料的使用。由于修复时所使用的所述Micro LED基板10与一步转移时所使用的所述Micro LED基板10相同，从而规避不必要的良率损失。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的Micro LED晶粒、Micro LED基板及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种Micro LED晶粒，其特征在于，所述Micro LED晶粒包括依次设置在第一基板上的一激光释放层、一弱化结构层以及一磊晶层；其中，
所述弱化结构层包括靠近磊晶层一侧的空洞以及结构层。
2.如权利要求1所述的Micro LED晶粒，其特征在于，所述磊晶层包括依次沉积的一缓冲层、一N型半导体层、一发光层以及一P型半导体层，其中，所述缓冲层覆盖所述激光释放层以及弱化结构层。
3.如权利要求2所述的Micro LED晶粒，其特征在于，所述Micro LED晶粒还包括一N型电极以及一P型电极，所述N型电极与所述N型半导体层接触，所述P型电极与所述P型半导体层接触。
4.如权利要求3所述的Micro LED晶粒，其特征在于，所述Micro LED晶粒还包括一扩散层，所述扩散层覆盖所述P型半导体层，所述P型电极与所述扩散层接触。
5.如权利要求3所述的Micro LED晶粒，其特征在于，所述Micro LED晶粒还包括一保护层，所述保护层包覆于所述Micro LED单元外侧，露出所述N型电极以及所述P型电极的一部分。
6.如权利要求1所述的Micro LED晶粒，其特征在于，所述激光释放层的材料为聚酰亚胺。
7.如权利要求1所述的Micro LED晶粒，其特征在于，所述弱化结构层的材料为非晶硅、多晶硅以及含硅化合物中的至少一种。
8.如权利要求4所述的Micro LED晶粒，其特征在于，所述扩散层的材料为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟镓锌、氧化铟锡锌以及导电性高分子中的至少一种。
9.一种Micro LED基板，其特征在于，所述Micro LED基板包括第一基板，所述第一基板上设置有多个如权利要求1至8所述的Micro LED晶粒。
10.一种如权利要求1至9所述的Micro LED基板的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供一第一基板以及一第一临时基板，在所述第一基板上沉积聚酰亚胺材料，形成激光释放层，并且在所述第一临时基板上沉积含硅材料，经过图案化处理形成一硅结构层；
在所述第一临时基板的所述硅结构层上依次沉积磊晶层材料以及透明扩散材料，并且用UV解黏胶贴合一第二临时基板，然后通过激光剥离所述第一临时基板；
将剥离所述第一临时基板后的硅结构层与所述激光释放层键合，然后移除所述UV解黏胶以及第二临时基板，并进行图案化处理形成形成缓冲层、N型半导体层、发光层、P型半导体层以及扩散层；
沉积电极材料，图案化形成N型电极以及P型电极，并对所述硅结构层进行化学蚀刻，产生空洞以及结构层，以形成弱化结构层；
沉积保护材料，并经过图案化处理形成保护层。
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