CN112768394B - 发光元件及微发光二极管的转移方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光元件及微发光二极管的转移方法，发光元件具体包括：微发光二极管，微发光二极管包括第一电极及第二电极；其中，所述第一电极和所述第二电极之间设置有填充材料层。以此在进行转移时，去除填充材料层后，能够使中间基板、第二转移装置与微发光二极管之间的接触面积产生差异，以此能够在满足粘附力要求的条件下使中间基板与第二转移装置选用同一材料，进而减少材料使用种类，降低成本。

Description

发光元件及微发光二极管的转移方法
技术领域
本发明涉及微发光二极管的转移，特别是涉及一种发光元件及微发光二极管的转移方法。
背景技术
随着显示行业的快速发展，显示技术的不断更新迭代，微发光二极管(MicroLight-emitting Diodes，Micro-LED)显示技术有望成为下一代主流显示技术。Micro-LED显示技术比目前的OLED显示技术拥有更高的亮度、更好的发光效率以及更低的功耗，具有明显的技术优势。
微发光二极管是指微米尺寸的发光二极管(Light-emitting Diodes，LED)，在制备屏体时，需要将蓝宝石上的LED批量转移到驱动背板上，这个过程包括临时键合、激光剥离、拾取和放置，为了兼顾转移良率及LED的电极朝向，一般需要先将LED分批次转移到中间基板上，待中间基板上的LED的数量与驱动背板相素相同时，再一次性完成绑定。而前述工艺涉及到两次拾取和一次释放，分别是：
1、转移头A从临时基板上拾取LED；
2、转移头A把LED释放到中间基板B上；
3、转移头C从中间基板B上拾取LED；其中一共涉及到了4种材料(临时键合胶、转移头A、中间基板B、转移头C)，这会导致在整个转移过程中材料匹配困难，成本较高的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种发光元件及微发光二极管的转移方法，以实现减少工艺材料种类的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种发光元件，包括：微发光二极管，所述微发光二极管包括第一电极及第二电极；其中，所述第一电极和所述第二电极之间设置有填充材料层。
其中，所述微发光二极管包括：第一掺杂外延层，包括相互独立的第一区域和第二区域；发光层，覆盖在所述第一掺杂外延层的所述第一区域上；第二掺杂外延层，覆盖所述发光层；其中，所述第一电极设置在所述第二掺杂外延层远离所述发光层的一侧，而所述第二电极从所述第一掺杂外延层的所述第二区域表面向外延伸，且所述第一电极和所述第二电极在所述第一掺杂外延层上的正投影非重合。
其中，所述第一电极、所述填充材料层和所述第二电极的远离所述第一掺杂外延层的一侧平齐；所述发光层、第二掺杂外延层的设定区域设置有绝缘层，以将所述第二电极、所述填充材料层与所述发光层、所述第二掺杂外延层隔离开。
其中，所述填充材料层在所述第一掺杂外延层上的投影面积占所述微发光二极管在所述第一掺杂外延层上的投影面积的30％～70％。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种微发光二极管的转移方法，包括：通过第一转移装置拾取位于临时键合基板上的发光元件，其中，所述发光元件包括微发光二极管，所述微发光二极管包括第一电极及第二电极；其中，所述第一电极和所述第二电极之间设置有填充材料层，所述第一电极、所述第二电极及所述填充材料层接触所述临时键合基板；去除所述填充材料层；通过所述第一转移装置将所述微发光二极管转移至中间基板，其中，所述微发光二极管的第一电极及第二电极接触所述中间基板；通过第二转移装置拾取位于所述中间基板上的所述微发光二极管，以将所述微发光二极管放置在指定位置。
其中，所述第一转移装置采用的材料对于所述发光元件的单位面积的粘附力大于所述临时键合基板对于所述发光元件的单位面积的粘附力。
其中，所述中间基板采用的材料对于所述微发光二极管的粘附力大于所述第一转移装置对于所述微发光二极管的粘附力。
其中，所述中间基板采用的材料对于所述微发光二极管的单位面积的粘附力大于所述第一转移装置对于所述微发光二极管的单位面积的粘附力的2倍。
其中，所述第二转移装置与所述中间基板采用相同的材料制成，而所述第二转移装置对于所述微发光二极管的粘附力大于所述中间基板对于所述微发光二极管的粘附力。
其中，所述通过第一转移装置拾取位于临时键合基板上的发光元件之前，还进一步包括：将生长基板上制程生长的所述发光元件临时键合在所述临时键合基板上；激光剥离所述生长基板。
其中，所述微发光二极管包括：第一掺杂外延层，包括相互独立的第一区域和第二区域；发光层，覆盖在所述第一掺杂外延层的所述第一区域上；第二掺杂外延层，覆盖所述发光层；其中，所述第一电极设置在所述第二掺杂外延层远离所述发光层的一侧，而所述第二电极从所述第一掺杂外延层的所述第二区域表面向外延伸，且所述第一电极和所述第二电极在所述第一掺杂外延层上的正投影非重合，而所述第一电极、所述填充材料层和所述第二电极的远离所述第一掺杂外延层的一侧平齐。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过在微发光二极管的第一电极及第二电极之间设置填充材料层，以此在进行转移的过程中通过去除填充材料层，能够使中间基板、第二转移装置与微发光二极管之间的接触面积产生差异，以此能够在满足粘附力要求的条件下使中间基板与第二转移装置选用同一材料，进而减少材料使用种类，降低成本。
附图说明
图1是本发明发光元件第一实施例的结构示意图；
图2是本发明发光元件第二实施例的结构示意图；
图3是本发明微发光二极管转移方法的第一实施例的流程示意图；
图4a-图4d是本发明微发光二极管转移方法的第二实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
请参阅图1，是本发明发光元件的第一实施例的结构示意图。包括：微发光二极管，微发光二极管具有第一电极14及第二电极15，其中第一电极14及第二电极15之间具有填充材料层16。具体地，微发光二极管包括：第一掺杂外延层11、发光层12、第二掺杂外延层13、第一电极14、第二电极15。其中，第一掺杂外延层11包括相互独立的第一区域及第二区域，第二电极15位于第二区域，发光层12位于第一区域，具体地，发光层12覆盖在第一掺杂外延层11的第一区域上；第二掺杂外延层13覆盖在发光层12上。在一实施例中，第二掺杂外延层13与发光层12在第一掺杂外延层11上的正投影完全重合。其中，第一电极14设置在第二掺杂外延层13远离发光层12的一侧，第二电极15位于第一掺杂外延层11的第二区域表面且向外延伸。具体地，第二电极15位于第一掺杂外延层11的第二区域表面且向第一电极14所在的方向延伸。在一实施例中，第一电极14与第二电极15为相互独立的电极，第一电极14与第二掺杂外延层13连接，第二电极15与第一掺杂外延层11连接，且第一电极14与第二电极15在第一掺杂外延层11上的正投影不重合。
在一实施例中，第一掺杂外延层11及第二掺杂外延层13均为半导体材料。具体地，第一掺杂外延层11为N-GaN，与第一掺杂外延层(N-GaN)11连接的第二电极15为N电极。第二掺杂外延层13为P-GaN，与第二掺杂外延层(P-GaN)13连接的第一电极为P电极。发光层12也为半导体材料层，具体地，发光层12为铟镓氮、氮化镓中的一种或其组合。
填充材料层16位于第一电极14及第二电极15之间，第二电极15在第一掺杂外延层11的第二区域的表面朝向第一电极14的一侧延伸，且与第一电极14、填充材料层16的远离第一掺杂外延层11的一侧平齐。
在一实施例中，填充材料层16为二氧化硅或光刻胶等材料。在一具体实施例中，在设置填充材料层16时，可以使填充材料层16在第一掺杂外延层11上的投影面积占微发光二极管在第一掺杂外延层11上的投影面积的30％～70％，以此在后续转移过程中去除填充材料层时，可以更好地保证减小微发光二极管与中间基板的接触面积，进而减小中间基板对微发光二极管的粘附力。
在微发光二极管进行转移时，为了保证电极朝向，一般需要两次拾取和一次释放过程，在此过程中会需要用到两个转移装置和一个接收装置。在拾取时，转移装置对微发光二极管的粘附力需要大于接收装置对微发光二极管的粘附力，这样才能将微发光二极管从接收装置上剥离；在放置时，接收装置对微发光二极管的粘附力需要大于转移装置对微发光二极管的粘附力，这样才能将微发光二极管从转移装置上剥离。由于微发光二极管与接收装置及转移装置的接触面积是一样的，且由于某一材料对微发光二极管的粘附力等于某一材料对微发光二极管单位面积的粘附力乘以某一材料与微发光二极管的接触面积。因此，在实际上进行转移时，为了满足粘附力的要求，转移装置与接收装置选择的材料不同，其会涉及到多种材料，导致工艺复杂，成本太高。本申请相对于现有的技术方案，通过在微发光二极管的第一电极14及第二电极15之间设置填充材料层16，在进行转移的过程中，去除填充材料层16，以此减小微发光二极管与接收装置的接触面积，以此减少材料的使用种类，降低成本。
请参见图2，是本发明发光元件的第二实施例的结构示意图。与图1所示的第一实施例相比，区别在于，还包括：绝缘层17。绝缘层17位于发光层12、第二掺杂外延层13的周围，以将第二电极15、填充材料层16与发光层12、第二掺杂外延层13隔离开。具体地，绝缘层17位于第二掺杂外延层13远离第一掺杂外延层11的一侧，且与填充材料层16的位置对应，以将填充材料层16与第二掺杂外延层13隔开。绝缘层17还位于第二掺杂外延层13及发光层12靠近第二电极15的一侧，以将第二电极15隔开。
在一实施例中，本申请所述的发光元件在进行转移时，被转移至临时键合基板，本申请所述的微发光二极管在进行转移时被转移至中间基板，且在微发光二极管被转移至中间基板之前，填充材料层16被去除。具体地，一般在制作发光元件时需要在作为衬底的生长基板上进行制作，即先在衬底上制作微发光二极管，之后在微发光二极管的第一电极14及第二电极15之间设置填充材料层16，或者还可以先在衬底上制作填充材料层，在填充材料层的两侧设置第一电极14及第二电极15以形成本申请所述的发光元件，在制作好后需要使用临时键合基板涂覆临时键合胶将发光元件从生长衬底上剥离，具体地，采用激光剥离的方式将生长衬底剥离，发光元件的第一电极14及第二电极15、填充材料层16余临时键合基板接触。
在本申请所述的发光元件的转移过程中，填充材料层会被去除，以此可以减小第一电极14及第二电极15所在面与中间基板的接触面积，进而减小中间基板对微发光二极管的粘附力，以此在转移过程中能够减少材料使用种类，降低成本。
请参见图3，为本发明微发光二极管转移方法的第一实施例的流程示意图。包括：
步骤S31：将生长基板上制程生长的发光元件临时键合在临时键合基板上。
具体地，请参见图4a，具体地，在制作发光元件时，需要在生长基板41上进行制作，生长基板41贴合微发光二极管的第一掺杂外延区所在的表面。将临时键合基板42贴附在第一电极及第二电极所在的表面。
步骤S32：激光剥离生长基板。
采用激光将生长基板41进行剥离。
步骤S33：通过第一转移装置拾取位于临时键合基板上的发光元件。
具体地，请参见图4b，提供第一转移装置43，将第一转移装置43放置在微发光二极管的第一掺杂外延区的所在侧。其中，发光元件包括微发光二极管，微发光二极管包括相互彼此独立的第一电极与第二电极，且第一电极及第二电极之间设置有填充材料层。
具体的，第一转移装置43贴合在微发光二极管的第一掺杂外延层远离第一电极、填充材料层、第二电极的一表面，将微发光二极管的第一电极、第二电极及发光元件的填充材料层与临时键合基板42分离。需要说明的是，为了保证第一电极、填充材料层、第二电极能够与临时键合基板42之间分离，第一转移装置43对发光元件的粘附力需要大于临时键合基板42上临时键合胶对发光元件的粘附力。具体地，第一转移装置43采用的材料对于发光元件的单位面积的粘附力大于临时键合基板42对于发光元件的单位面积的粘附力。
步骤S34：去除填充材料层。
在将第一电极、填充材料层、第二电极从临时键合基板42上剥离后，去除填充材料层。
步骤S35：通过第一转移装置将微发光二极管转移至中间基板。
具体地，请参见图4c，第一转移装置43将去除填充材料层后的微发光二极管转移到中间基板44上，在此过程中，微发光二极管的第一电极和第二电极与中间基板44接触。
具体地，在将微发光二极管的第一电极和第二电极与中间基板44接触后需要将第一转移装置43从微发光二极管的第一掺杂外延层的远离第一电极一侧表面分离。因此，中间基板44采用的材料对微发光二极管的粘附力需要大于第一转移装置43采用的材料对于微发光二极管的粘附力。进一步地，由于某一种材料对微发光二极管的粘附力等于此材料对于微发光二极管单位面积的粘附力乘以此材料与微发光二极管的接触面积。因此，中间基板44采用的材料对于单位面积的微发光二极管的粘附力大于第一转移装置43对于单位面积的微发光二极管的粘附力。优选地，中间基板44采用的材料对于微发光二极管的单位面积的粘附力大于第一转移装置43对于所述微发光二极管的单位面积的粘附力的2倍，以此更好地实现将微发光二极管从第一转移装置上剥离并粘附在中间基板上，提高转移良率。
步骤S36：通过第二转移装置拾取位于所述中间基板上的所述微发光二极管，以将所述微发光二极管放置在指定位置。
具体地，请参见图4d，第二转移装置45贴合在微发光二极管的第一掺杂外延层远离第一电极、第二电极的一表面，将微发光二极管的第一电极、第二电极与中间基板44分离。
在此过程中，若微发光二极管与第二转移装置45及中间基板44的接触面积相同时，则在材料的选择上，第二转移装置45对微发光二极管的粘附力需要大于中间基板44对微发光二极管的粘附力。但是在本发明的实施方案中，去除了填充材料层，此时，仅第一电极与第二电极与中间基板44接触，其接触面积小于第二转移装置45与微发光二极管的接触面积，因此在中间基板44与第二转移装置45的材料选择上，可选择同一种材料。以此能够减少材料使用种类，降低成本。
在一实施例中，第一转移装置43、中间基板44及第二转移装置45可选用聚二甲基硅氧烷作为制作材料，在具体制作时，根据要求选用不同型号即可。
本申请提供的发光元件及微发光二极管的转移方法中，微发光二极管的第一电极及第二电极之间设置填充材料层，在进行转移时，填充材料层被去除，以此减小与微发光二极管的接触面积。具体地，在微发光二极管进行转移时，为了保证电极朝向，需要使用第一转移装置进行第一次拾取，并使用中间基板进行一次释放，再利用第二转移装置进行第二次拾取，后进行绑定，在此过程中，由于在中间基板上释放时去除了填充材料层，以此减小了微发光二极管与中间基板的接触面积，能够在保证粘附力符合要求的条件下，将第二转移装置与中间基板选用同一材料制成。以此第一转移装置、中间基板及第二转移装置一共使用两种材料即可实现，减少了材料使用种类，节省成本。
在本实施例中，所述发光元件只描述了部分相关结构及功能，其他结构及功能与现有技术中的发光元件的结构及功能相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种发光元件，其特征在于，包括：
微发光二极管，所述微发光二极管包括第一电极及第二电极；其中，所述第一电极和所述第二电极之间设置有填充材料层，所述填充材料层用于在所述发光元件的转移过程中被去除。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述微发光二极管包括：
第一掺杂外延层，包括相互独立的第一区域和第二区域；
发光层，覆盖在所述第一掺杂外延层的所述第一区域上；
第二掺杂外延层，覆盖所述发光层；
其中，所述第一电极设置在所述第二掺杂外延层远离所述发光层的一侧，而所述第二电极从所述第一掺杂外延层的所述第二区域表面向外延伸，且所述第一电极和所述第二电极在所述第一掺杂外延层上的正投影非重合。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其特征在于，所述第一电极、所述填充材料层和所述第二电极的远离所述第一掺杂外延层的一侧平齐，
所述发光层、第二掺杂外延层的设定区域设置有绝缘层，以将所述第二电极、所述填充材料层与所述发光层、所述第二掺杂外延层隔离开。
4.根据权利要求2所述的发光元件，其特征在于，所述填充材料层在所述第一掺杂外延层上的投影面积占所述微发光二极管在所述第一掺杂外延层上的投影面积的30％～70％。
5.一种微发光二极管的转移方法，其特征在于，包括：
通过第一转移装置拾取位于临时键合基板上的发光元件，其中，所述发光元件包括微发光二极管，所述微发光二极管包括第一电极及第二电极；其中，所述第一电极和所述第二电极之间设置有填充材料层，所述第一电极、所述第二电极及所述填充材料层接触所述临时键合基板；
去除所述填充材料层；
通过所述第一转移装置将所述微发光二极管转移至中间基板，其中，所述微发光二极管的第一电极及第二电极接触所述中间基板；
通过第二转移装置拾取位于所述中间基板上的所述微发光二极管，以将所述微发光二极管放置在指定位置。
6.根据权利要求5所述的转移方法，其特征在于，所述第一转移装置采用的材料对于所述发光元件的单位面积的粘附力大于所述临时键合基板对于所述发光元件的单位面积的粘附力。
7.根据权利要求5所述的转移方法，其特征在于，所述中间基板采用的材料对于所述微发光二极管的粘附力大于所述第一转移装置对于所述微发光二极管的粘附力。
8.根据权利要求5所述的转移方法，其特征在于，所述第二转移装置与所述中间基板采用相同的材料制成，而所述第二转移装置对于所述微发光二极管的粘附力大于所述中间基板对于所述微发光二极管的粘附力。
9.根据权利要求5所述的转移方法，其特征在于，所述通过第一转移装置拾取位于临时键合基板上的发光元件之前，还进一步包括：
将生长基板上制程生长的所述发光元件临时键合在所述临时键合基板上；
激光剥离所述生长基板。
10.根据权利要求5所述的转移方法，其特征在于，所述微发光二极管包括：
第一掺杂外延层，包括相互独立的第一区域和第二区域；
发光层，覆盖在所述第一掺杂外延层的所述第一区域上；
第二掺杂外延层，覆盖所述发光层；
其中，所述第一电极设置在所述第二掺杂外延层远离所述发光层的一侧，而所述第二电极从所述第一掺杂外延层的所述第二区域表面向外延伸，且所述第一电极和所述第二电极在所述第一掺杂外延层上的正投影非重合，而所述第一电极、所述填充材料层和所述第二电极的远离所述第一掺杂外延层的一侧平齐。
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