CN113257963A - 微led芯片结构、制作方法及显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微LED芯片结构、制作方法和显示面板，所述制作方法包括：提供驱动背板，所述驱动背板包括相邻的第一区域和第二区域，且所述第一区域围绕所述第二区域，所述第一区域中设有驱动电极；转移微LED芯片至所述第二区域，所述微LED芯片包括器件电极，所述器件电极朝向远离所述驱动背板的方向突出；形成桥接电极，所述桥接电极连接所述器件电极以及所述驱动电极。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件制作技术领域，尤其涉及一种微LED芯片、制作方法及显示面板。
背景技术
近年来，半导体微LED芯片作为主动发光的微型显示技术发展迅速，微LED芯片显示技术应用的场景涵盖了所有的显示范围，例如商显大屏、电视、手机、车载显示、AR和VR等。特别是作为应用在AR和VR等微型显示上的微LED芯片显示技术相比其他显示技术有着无可比拟的优势，例如高亮度和高像素密度等。
目前，微LED芯片应用于制作显示面板的相关技术还不成熟，制作方案基于不同的巨量转移方式和修复方式进行。微LED芯片属于薄膜型芯片，微LED芯片器件电极焊盘（金属pad）与驱动背板的驱动电极焊盘（金属pad）对位压合绑定（bonding）常用的办法是，在驱动背板的驱动电极焊盘上通过丝网印刷锡膏和阻焊剂；然后，利用压合设备，将驱动背板上的驱动电极焊盘和微LED芯片的器件电极焊盘进行对位压合绑定。其中，压合绑定过程，压合设备的本压头会对微LED芯片施加压力或者温度，进行回流焊接，此时，微LED芯片存在碎裂风险，导致显示面板的制作良率降低。
发明内容
本发明提供一种微LED芯片结构、制作方法及显示面板，克服现有的微LED芯片和驱动背板压合绑定过程中微LED芯片碎裂的问题。
为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种微LED芯片结构的制作方法，所述制作方法包括：
提供驱动背板，所述驱动背板包括相邻的第一区域和第二区域，且所述第一区域围绕所述第二区域，所述第一区域中设有驱动电极；
转移微LED芯片至所述第二区域，所述微LED芯片包括器件电极，所述器件电极朝向远离所述驱动背板的方向突出；
形成桥接电极，所述桥接电极连接所述器件电极以及所述驱动电极。
作为可选的技术方案，转移微LED芯片至所述第二区域的步骤还包括：
于所述第二区域中形成粘性层；
其中，所述微LED芯片远离所述器件电极的平坦底面固定于所述粘性层上。
作为可选的技术方案，所述粘性层为选自环氧树脂粘性层、银胶粘性层、聚酰亚胺粘性层或苯并环丁烯粘性层。
作为可选的技术方案，所述粘性层的膜层厚度和所述微LED芯片的高度的和等于所述电极的高度。
作为可选的技术方案，形成桥接电极的步骤包括：
形成平坦层于所述第一区域和所述第二区域，所述平坦层覆盖所述驱动电极和所述微LED芯片的所述器件电极；
图案化所述平坦层，以使所述驱动电极和所述器件电极自所述平坦层远离所述驱动背板一侧的表面上露出。
作为可选的技术方案，所述平坦层为吸光型平坦层。
作为可选的技术方案，形成桥接电极的步骤还包括：
形成导电层于图案化后的所述平坦层远离所述驱动背板一侧的表面上；
图案化所述导电层形成所述桥接电极，所述桥接电极连接所述驱动电极和所述器件电极。
作为可选的技术方案，所述导电层的材料选自铜、铝、金、银、氧化铟锡或其组合。
作为可选的技术方案，转移微LED芯片至所述第二区域的步骤还包括：
转移单个微LED芯片至所述第二区域中，或者，转移一个微LED芯片单元至所述第二区域中，所述一个微LED芯片单元包括沿行方向或者沿列方向排列的第一微LED芯片、第二微LED芯片以及第三微LED芯片。
本发明还提供一种微LED芯片结构，所述微LED芯片采用如上所述的制作方法制得。
本发明还提供一种显示面板，所述显示面板包括如上所述的微LED芯片结构。
与现有技术相比，本发明提供一种微LED芯片结构、制作方法及显示面板，通过转移技术转移微LED芯片至驱动背板上，藉由蒸镀工艺、图案化制程形成桥接电极，进而实现驱动背板和微LED芯片的电性互联。由于制作的整个过程无施加压力至微LED芯片上，因此，可避免现有的通过压合工艺控制微LED芯片和驱动背板电性互联时造成微LED芯片受压碎裂的问题。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中的微LED芯片结构的制作方法的流程图。
图2为本发明一实施例中的驱动背板的剖面示意图。
图3为图2中驱动背板的俯视图。
图4为承载若干微发光二极管的基板的剖面示意图。
图5为转移头抓取基板上若干微发光二极管的示意图。
图6为转移头转移若干微发光二极管至驱动背板上的示意图。
图7为若干微发光二极管与驱动背板结合的示意图。
图8为形成覆盖微发光二极管和驱动背板的平坦层的示意图。
图9为图案化平坦层的示意图。
图10为在图案化平坦层上形成导电层的示意图。
图11为图案化导电层形成桥接电极的示意图。
图12为图11中一个微LED芯片的俯视示意图。
图13为本发明另一实施例中微LED芯片结构的剖面示意图。
图14为本发明一实施例中微LED单元的俯视图。
图15为本发明另一实施例中微LED单元的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种微LED芯片结构的制作方法，其包括：
提供驱动背板，驱动背板包括相邻的第一区域和第二区域，且第一区域围绕第二区域，第一区域中设有驱动电极；
转移微LED芯片至所述第二区域，微LED芯片包括器件电极，器件电极朝向远离驱动背板的方向突出；
形成桥接电极，桥接电极连接器件电极以及驱动电极。
优选的，上述微LED芯片结构的制作方法特别适用于正装结构微LED芯片。
结合图2至图11详细说明图1中的微LED芯片结构的制作方法如下。
如图2和图3所示，提供驱动背板30，包括相邻的第一区域31和第二区域32，第一区域31围绕第二区域32，第一区域31中设有驱动电极40。
本实施例中，驱动背板30上第一区域31和第二区域32的数量分别可以是多个。
驱动电极40包括第一驱动电极41和第二驱动电极42，较佳的，对称分布于第二区域32相对的两侧。
如图4所示，提供承载有若干微LED芯片20的基板10，优选的，微LED芯片20为正装LED结构，即，微LED芯片20的器件电极26朝向远离基板10一侧突出。
每一微LED芯片20自下而上包括依序叠置的缓冲层21、N型氮化镓层22、量子阱层23、P型氮化镓24以及器件电极26，钝化层25包覆缓冲层21、N型氮化镓层22、量子阱层23、P型氮化镓24，其中，器件电极26伸出于钝化层25远离基板10一侧的表面，以便与外部器件进行电性连接。
在一较佳的实施方式中，每一微LED芯片20的尺寸为10μm×10μm ~100μm×100μm。
在一较佳的实施方式中，缓冲层21例如为氮化镓(GaN)缓冲层、砷化镓（AsGa）缓冲层或者镓铟砷磷（GaInAsP）缓冲层。
如图5、图6和图7所示，转移头60具有吸嘴61，吸嘴吸附基板10上的微LED芯片20，将微LED芯片20转移到驱动背板30的第二区域32中。
本实施例中，基板10上微LED芯片20转移之前，预先照射激光至基板10上，以使微LED芯片20与基板10发生剥离，便于后续转移头60进行吸附抓取。
如图2所示，驱动背板30的第二区域32中设有粘性层50，粘性层50例如是通过涂布的方式形成于第二区域32中。
如图6所示，当微LED芯片20转移到第二区域32中，微LED芯片20远离器件电极26的平坦底面固定于粘性层50上。
由于将微LED芯片20的平坦底面与驱动背板30上平坦的粘性层50相互接触，因此，提高了微LED芯片20的转移良率。另外，平面到平面的转移，有助于控制微LED芯片20转移精度的偏差小于±2μm。
在一较佳的实施方式中，粘性层50为选自环氧树脂粘性层、银胶粘性层、聚酰亚胺粘性层或苯并环丁烯粘性层。
在一较佳的实施方式中，粘性层50的厚度D1小于等于5μm。
在一较佳的实施方式中，粘性层50可以耐受大于200℃的高温。后续微LED芯片20的底面和粘性层50之间的固定连接，可以是通过热固化的方式实现。即，加热粘性层50，粘性层50和微LED芯片20形成永久键合。
本实施例中，粘性层50仅形成于第二区域32中，但不以此为限。在本发明其他实施例中，粘性层还可以是整面覆盖于驱动背板一侧的表面上，其中，驱动电极从粘性层对应位置露出朝向远离驱动背板的方向伸出。
如图7所示，驱动背板30上的驱动电极40的高度H（如图2所示）大致等于微LED芯片20的高度D2（如图4所示）与粘性层50的膜层厚度D1（如图2所示）的加和。换言之，驱动电极40远离驱动背板30的顶部与微LED芯片20的器件电极26的顶部大致齐平。
其中，第一驱动电极41和第二驱动电极42分布于微LED芯片20的两侧。第一驱动电极41靠近第一器件电极261，第二驱动电极42靠近第二器件电极262。
需要说明的是，本实施例中，每个第二区域32中仅转移一个微LED芯片20，但不以此为限。在本发明其他实施例中，每个第二区域中可转移一个微LED单元，每个微LED单元例如包括沿行方向或者沿列方向排列的第一微LED芯片、第二微LED芯片以及第三微LED芯片。
在本发明其他实施例中，转移微LED芯片至驱动背板的第二区域中方法还包括：
提供中间基板；
于中间基板上形成结合层（例如，聚酰亚胺结合层）；
键合结合层与初始基板上的微LED芯片，微LED芯片的器件电极连接于结合层；
激光照射初始基板，微LED芯片与初始基板分离，微LED芯片转移至中间基板的结合层上；以及
将中间基板与驱动背板对齐，激光照射中间基板与驱动背板的第二区域相对的位置，使得中间基板上与第二区域对应的微LED芯片落入第二区域中，进而使得微LED芯片转移至驱动背板的第二区域中。
进一步的，上述转移方法中，激光照射初始基板，微LED芯片与初始基板分离，微LED芯片转移至中间基板的结合层上还可以是，
激光选择性照射初始基板上与驱动背板的第二区域相对应的位置，使得初始基板上与驱动背板的第二区域相对应的微LED芯片转移到中间基板的结合层上；后续，中间基板和驱动背板对齐后，激光照射中间基板，转移结合层上的微LED芯片至驱动背板的第二区域。
如图8所示，形成平坦层70于驱动背板30一侧，平坦层70整面覆盖于驱动背板30一侧，且平坦层70覆盖第一驱动电极41、第二驱动电极42以及微LED芯片20的器件电极26。
如图9所示，图案化平坦层70远离驱动背板30一侧的表面，暴露出第一驱动电极41、第二驱动电极42以及器件电极26；较佳的，第一驱动电极41和第二驱动电极42远离驱动背板30的部分区域露出。
具体的，采用等离子体蚀刻平坦层70远离驱动背板30一侧，薄化后的平坦层70，使得微LED芯片20的器件电极26、发光区域以及第一驱动电极41和第二驱动电极42远离驱动背板30的部分区域露出，其中，器件电极26突出于薄化后的平坦层70远离驱动背板30的一侧；微LED芯片20的发光区域齐平于薄化后的平坦层70，且位于第一器件电极261和第二器件电极262之间。
本实施例中，预先形成平坦层70，平坦层70提供平整表面可提高后续桥接电极与驱动电极和器件电极之间的连接稳定性，进而提高器件制作良率。另外，平坦层70采用吸光材料制作（例如，黑色树脂）的吸光型平坦层，可以改善微LED芯片20后续应用到电子装置（照明装置、显示面板）中的光串扰，改善光串扰。
在本发明其他实施例中，通过光刻工艺在平坦层远离驱动背板一侧的表面上蚀刻出多个开口，驱动电极和器件电极分别从对应的开口中露出。其中，光刻工艺包括在平坦层远离驱动背板一侧涂布光刻胶，再经曝光、除胶后形成开口。
如图10和图11所示，在薄化的平坦层70远离驱动背板30一侧的表面上形成导电层80；图案化导电层80形成桥接电极，桥接电极包括第一桥接电极81和第二桥接电极82，其中，第一桥接电极81同时连接第一器件电极261和第一驱动电极41，第二桥接电极82同时连接第二器件电极262和第二驱动电极42。
这种通过图案化工艺，通过桥接电极连接微LED芯片20的器件电极和驱动背板30上的驱动电极，实现驱动背板30和微LED芯片20之间电性导通的方式，由于整个过程不会施加压力至微LED芯片20上，因此，实现驱动背板30和微LED芯片20电连接的过程，微LED芯片20不会出现碎裂的问题，提高微LED芯片与驱动背板电性连接制作良率。
本实施例中，上述图案化导电层80的过程大致包括：涂布正性光刻胶于导电层80远离驱动背板30一侧的表面上；曝光、显影、除胶、部分导电层80从正性光刻胶层中暴露出，蚀刻移除暴露出的部分导电层80，形成第一桥接电极81和第二桥接电极82。
在本发明其他实施例中，蚀刻导电层形成桥接电极的过程中，导电层图案化制程也可以是采用负性光刻胶进行。
如图11和图12所示，本发明提供的一种微LED芯片结构100包括微LED芯片20、驱动背板30以及电连接驱动背板30上的驱动电极和微LED芯片20的器件电极的桥接电极。
其中，驱动电极、器件电极以及桥接电极均位于驱动背板30的同一侧。
本发明中，通过转移技术转移微LED芯片至驱动背板上，藉由蒸镀工艺、图案化制程形成桥接电极，进而实现驱动背板和微LED芯片的电性互联。相较于，通过压合工艺控制微LED芯片和驱动背板电性互联的制作工艺来讲，本发明上述微LED芯片结构100的制作的整个过程无施加压力的过程，不会造成微LED芯片20碎裂。
另外，转移过程中，控制微LED芯片20的平坦底面和驱动背板30上的平坦表面相互接触，可控制转移之后微LED芯片20在驱动背板30上的位置精度显著提升，优选的，微LED芯片20在驱动背板30上的位置精度的偏差可控制在2μm以下。
如图13所示，本发明另一实施例中还提供另一微LED芯片结构100’，其与微LED芯片结构100的区别在于，微LED芯片结构100’中未设置平坦层。
其中，桥接电极包括第一桥接电极81’和第二桥接电极82’，其中，第一桥接电极81’同时连接第一器件电极261和第一驱动电极41，第二桥接电极82’同时连接第二器件电极262和第二驱动电极42。
微LED芯片结构100’的制作桥接电极的过程大致包括：转移微LED芯片20至驱动背板30的第二区域中；采用蒸镀、溅镀、电镀等工艺形成导电层后，经图案化制程将导电层蚀刻成桥接电极。
如图14所示，本发明一实施例中还提供一微LED单元200，其与微LED芯片结构100的区别在于，微LED单元200的制作过程中，单次转移至驱动背板上的第二区域的微LED芯片的数量为多个，其中，多个微LED芯片沿行方向和列方向排列构成一个微LED芯片单元。
本实施例中，单次转移至第二区域的微LED芯片单元例如包括沿列方向排列的第一微LED芯片201、第二微LED芯片202以及第三微LED芯片203；其中，第一微LED芯片201、第二微LED芯片202以及第三微LED芯片203分别共用第一驱动电极410和第二驱动电极420。
另外，为了实现对每一微LED芯片的单独控制，第一微LED芯片201通过第一桥接电极810连接第一微LED芯片201的一个器件电极和共用的第一驱动电极410，以及，通过第二桥接电极820连接第一微LED芯片201的另一个器件电极和共用的第二驱动电极420。
相似的，第二微LED芯片202通过第三桥接电极811连接第二微LED芯片202的一个器件电极和共用的第一驱动电极410，以及，通过第四桥接电极821连接第二微LED芯片202的另一个器件电极和共用的第二驱动电极420。
第三微LED芯片203通过第五桥接电极812连接第三微LED芯片203的一个器件电极和共用的第一驱动电极410，以及，通过第六桥接电极822连接第三微LED芯片203的另一个器件电极和共用的第二驱动电极420。
在一较佳的实施方式中，微LED单元200应用至显示面板中可视作一个像素单元。
如图15所示，本发明还提供另一微LED单元200’其与微LED单元200的区别在于，微LED单元200’还包括若干挡墙204，挡墙204分别围绕对应的第一微LED芯片201、第二微LED芯片202、第三微LED芯片203设置。其中，挡墙204例如是黑色矩阵，其用于避免相邻的微LED芯片之间的光串扰，提高显示效果。
在本发明一实施例中，还提供一种显示面板，其包括上述微LED芯片结构100、100’，微LED单元200、200’中的至少一种。
在一优选的实施方式中，驱动背板是PCB或者硅基CMOS基板，微LED芯片出光面和器件电极同侧设置。
在一优选的实施方式中，驱动背板是玻璃基的TFT背板，因为TFT背板上预设的第二区域（对应微LED芯片的放置位置）、第一区域（驱动电极的放置区域）和TFT的金属电路可以是不同位置，其中，微LED芯片可以是相对的两个表面出光，此时，显示面板可以是透明显示面板。
综上，本发明提供一种微LED芯片结构、制作方法及显示面板，通过转移技术转移微LED芯片至驱动背板上，藉由蒸镀工艺、图案化制程形成桥接电极，进而实现驱动背板和微LED芯片的电性互联。由于制作的整个过程无施加压力至微LED芯片上，因此，可避免现有的通过压合工艺控制微LED芯片和驱动背板电性互联时造成微LED芯片受压碎裂的问题。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。必须指出的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种微LED芯片结构的制作方法，其特征在于，所述微LED芯片结构的制作方法包括：
提供驱动背板，所述驱动背板包括相邻的第一区域和第二区域，且所述第一区域围绕所述第二区域，所述第一区域中设有驱动电极；
转移微LED芯片至所述第二区域，所述微LED芯片包括器件电极，所述器件电极朝向远离所述驱动背板的方向突出；
形成桥接电极，所述桥接电极连接所述器件电极以及所述驱动电极；
其中，形成桥接电极的步骤包括：
形成平坦层于所述第一区域和所述第二区域，所述平坦层覆盖所述驱动电极和所述微LED芯片的所述器件电极；
图案化所述平坦层，以使所述驱动电极和所述器件电极自所述平坦层远离所述驱动背板一侧的表面上露出。
2.根据权利要求1所述的微LED芯片结构的制作方法，其特征在于，转移微LED芯片至所述第二区域的步骤还包括：
于所述第二区域中形成粘性层；
其中，所述微LED芯片远离所述器件电极的平坦底面固定于所述粘性层上。
3.根据权利要求2所述的微LED芯片结构的制作方法，其特征在于，所述粘性层为选自环氧树脂粘性层、银胶粘性层、聚酰亚胺粘性层或苯并环丁烯粘性层。
4.根据权利要求2所述的微LED芯片结构的制作方法，其特征在于，所述粘性层的膜层厚度和所述微LED芯片的高度的和等于所述电极的高度。
5.根据权利要求1所述的微LED芯片结构的制作方法，其特征在于，所述平坦层为吸光型平坦层。
6.根据权利要求1所述的微LED芯片结构的制作方法，其特征在于，形成桥接电极的步骤还包括：
形成导电层于图案化后的所述平坦层远离所述驱动背板一侧的表面上；
图案化所述导电层形成所述桥接电极，所述桥接电极连接所述驱动电极和所述器件电极。
7.根据权利要求6所述的微LED芯片结构的制作方法，其特征在于，所述导电层的材料选自铜、铝、金、银、氧化铟锡或其组合。
8.根据权利要求1所述的微LED芯片结构的制作方法，其特征在于，转移微LED芯片至所述第二区域的步骤还包括：
转移单个微LED芯片至所述第二区域中，或者，转移一个微LED芯片单元至所述第二区域中，所述一个微LED芯片单元包括沿行方向或者沿列方向排列的第一微LED芯片、第二微LED芯片以及第三微LED芯片。
9.一种微LED芯片结构，其特征在于，所述微LED芯片采用如权利要求1-8中任意一项所述的制作方法制得。
10.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括如权利要求9中所述的微LED芯片结构。
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2021
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