CN113517267A - 柔性显示结构及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性显示结构及电子设备，包括柔性基板和LED芯片，所述柔性基板上设有贯穿所述柔性基板的通孔，所述通孔用于容纳所述LED芯片，所述通孔的尺寸与所述LED芯片的尺寸相匹配，所述LED芯片卡合在所述通孔内，实现所述LED芯片与所述柔性基板的固定连接。本发明通过设置通孔，使LED芯片卡合在通孔内实现固定连接，通孔对LED芯片具有定位和固定的作用，避免出现开焊导致LED芯片脱落的现象。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，更具体地，涉及一种柔性显示结构及电子设备。
背景技术
近年来，能够适用于非平面的工作环境、具有弯曲和可延展化特点的柔性电子器件极大扩展了传统电子器件的应用范围。鉴于柔性电子器件的新颖特性和商业化前景，越来越多的研究人员投身于对柔性电子器件的研究。
无机发光二极管(Inorganic Light-Emitting diodes，LED)是传统的半导体发光器件，具有良好的光电性能和广泛的应用。随着工艺技术的发展和应用需求的提升，柔性化、微型化、阵列化、集成化成为无机LED器件的研究趋势。柔性LED阵列器件是柔性电子器件或系统发展的重要分支方向，国内外许多科研人员和各大科研机构纷纷开展了柔性LED阵列器件的研究工作。
目前，柔性显示器比较常见的做法是在柔性基板的上表面通过焊接固定LED芯片，然而，柔性显示器在多次弯曲、折叠之后，易产生开焊现象，导致LED芯片脱落。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种柔性显示结构及电子设备，避免开焊。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种柔性显示结构，包括柔性基板和LED芯片，所述柔性基板上设有贯穿所述柔性基板的通孔，所述通孔用于容纳所述LED芯片，所述通孔的尺寸与所述LED芯片的尺寸相匹配，所述LED芯片卡合在所述通孔内，实现所述LED芯片与所述柔性基板的固定连接。
本发明还公开了一种电子设备，包括上述的柔性显示结构。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
本发明实施例通过设置通孔，使LED芯片卡合在通孔内实现固定连接，通孔对LED芯片具有定位和固定的作用，避免出现开焊导致LED芯片脱落的现象。
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一些实施例，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。
其中：
图1是本发明一具体实施例的柔性显示结构的截面结构示意图。
图2是图1中的柔性基板的截面结构示意图。
图3是图2所示的柔性基板的俯视结构示意图。
图4是本发明另一具体实施例的柔性基板的俯视结构示意图。
图5～图13是本发明一具体实施例的LED芯片的制备流程结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
参考图1～图4，本发明公开了一种柔性显示结构，包括柔性基板10和LED芯片20，柔性基板10上设有贯穿柔性基板10的通孔11，通孔11用于容纳LED芯片20，通孔11的尺寸与LED芯片20的尺寸相匹配，LED芯片20卡合在通孔11内，实现LED芯片20与柔性基板10的固定连接。通过设置通孔11，使LED芯片20卡合在通孔11内实现固定连接，通孔11对LED芯片20具有定位和固定的作用，避免出现开焊导致LED芯片20脱落的现象。
参考图1～图4，在本具体实施例中，通孔11为方形，LED芯片20的外部轮廓也为方形，当然，通孔11也可以为圆形等其它形状，LED芯片20的外部轮廓也可以相应的为圆形等其它形状。
进一步的，参考图1～图3，通孔11在柔性基板10的两侧表面分别具有第一开口111和第二开口112，第一开口111周围设有与通孔11相连通的沉降槽12，沉降槽12与通孔11同轴线，LED芯片20的一端设置有向外延伸的凸缘21，LED芯片20卡合在通孔11内时，凸缘21容纳于沉降槽12，当凸缘21与沉降槽12卡合时，一方面，LED芯片20的安装深度被固定，另一方面，沉降槽12具有卡合定位的作用，防止LED芯片20移位导致电极的电连接失效。
进一步的，沉降槽12的底部121设有胶黏层30，胶黏层30与凸缘21相粘结，使LED芯片20固定得牢固，进一步防止LED芯片20移位。
参考图1，柔性基板10的两侧表面分别设置有为LED芯片20供电的P电极线13和N电极线14，避免现有技术中LED芯片20焊接于柔性基板10的一侧时N电极线14和P电极线13均设置于柔性基板10的一侧表面导致的线路过于拥挤的问题，更有利于高PPI器件的制作。
优选的，N电极线14和P电极线13均为波浪形，便于弯曲。本发明通过将N电极线14和P电极线13分别设置在柔性基板10的两侧，使得有更大空间设置波浪形N电极线14或P电极线13，能够进一步减小柔性显示结构的尺寸，或者提高LED芯片20的分布密度，更有利于高PPI器件的制作。
参考图1，LED芯片20的高度等于柔性基板10的厚度，使得LED芯片20的两端面分别与柔性基板10的表面相平齐，将LED芯片20与柔性基板10固定连接后，直接在柔性基板10的两侧分别蒸镀N电极线14和P电极线13即可，便于制备。
优选的，LED芯片20为垂直芯片结构，即LED芯片20的两电极分别位于LED芯片20的两端面，使LED芯片20的两端分别与P电极线13和N电极线14电连接，使电极线的制备更方便，在本发明中，将LED芯片20与柔性基板10组装后，采用蒸镀电极线的方法分别在柔性基板10的两侧蒸镀与LED芯片20两端电连接的P电极线13和N电极线14，制备工艺简单。另，垂直芯片结构，电流扩散更均匀，发热更少。
参考图1，在一具体实施例中，LED芯片20包括依次层叠设置的N型层223、有源层224、P型层225、金属层24和导电基板25，LED芯片20还包括N电极26，N电极26设置于N型层223背离P型层225一侧的表面，N电极26与N电极线14电连接，导电基板25与P电极线13电连接。
参考图1，在一具体实施例中，金属层24和导电基板25向外延伸形成凸缘21，一方面，增大金属层24和导电基板25的面积，使其均大于P型层225的面积，更有利于导热和散热，同时，由P型层225进入金属层24的电流也得到扩展，提高电流扩展性。
参考图1，LED芯片20还包括包覆N型层223表面以及LED芯片20侧壁的钝化层27，钝化层27保护LED芯片20。
参考图1，N型层223背离P型层225一侧的表面为出光面28，将出光面28为粗化面，粗化面能提高外量子效率。
当然，LED芯片20也可以包括其它功能层结构，例如，在本具体实施例中，在P型层225与金属层24之间还包括ITO电流扩展层23，有利于提高电流扩散的均匀性。LED芯片20也可以为其它结构。
参考图4，柔性基板10上的用于容纳LED芯片20的通孔11的个数可以是2个或2个以上，呈阵列排布。
每个通孔11内容纳的LED芯片20，包括至少一个LED芯片20单元，例如，可以包括LED柱阵列，每个LED柱阵列都是一个LED芯片20单元。可以为每个LED芯片20单元均设置N电极26，以能单独控制每个LED芯片20的电流大小。相邻LED柱之间的孔隙还可以填充量子点发光材料等。
参考图5～图13，本发明还提供了一种柔性显示结构的制备方法，包括以下过程：
步骤S1：参考图5，提供一LED外延片22，外延片22包括依次层叠的衬底221、缓冲层222、N型层223、有源层224和P型层225，在本具体实施例中，在衬底221(Si衬底、蓝宝石、SiC、氮化镓等)上依次生长缓冲层222、n-GaN层、InGaN/GaN多量子阱有源区和p-GaN层，得到LED外延片22。
步骤S2：参考图6，在P型层225表面沉积ITO电流扩展层23。可以使用电子束蒸发或测控溅射技术在LED外延片22的P型层225表面沉积ITO电流扩展层23。
步骤S3：参考图7，在ITO电流扩展层23表面沉积金属层24，可以通过电子束蒸发在ITO电流扩展层23表面沉积具有反射功能的金属层24。金属层24可以是一层结构，也可以是由两层或两层以上结构依次层叠制成，每一层金属层2481的材质可以为Ni、Ag、Ti、Al或Au等，例如可以是Ni/Ag复合层、Ti/Al/Ti/Au复合层等。
步骤S4：参考图8，将导电基板25键合到金属层24上。
步骤S5：参考图9，去除衬底221和缓冲层222，露出N型层223，可以通过激光剥离、机械研磨、化学腐蚀或二者结合的方法去除衬底221及缓冲层222，漏出N型层223。
步骤S6：参考图10，N型层223背离P型层225一侧的表面为出光面28，粗化出光面28得到粗化面。利用热的KOH溶液对n-GaN表面进行粗化，使其形成六角锥形状，减少光的全反射，提高光提取效率，
步骤S7：参考图11，在出光面28上形成图案化的掩模层，图案化的掩模层未被覆盖的区域为凸缘21对应的区域，以图案化的掩模层为掩模刻蚀N型层223、有源层224和P型层225，到达金属层24上表面，露出的金属层24即为凸缘21所对应的位置，去除图案化的掩模层。
在本具体实施例中，掩模层为二氧化硅层，约600nm厚度，通过干法刻蚀或湿法腐蚀的方法制作图案化的二氧化硅层，然后，采用ICP方法对LED外延片22进行深刻蚀，刻蚀至金属层24，用BOE溶液(体积比为HF：NH4F＝1：6)去除图案化的二氧化硅层，用去离子水冲洗干净后进行干燥。
步骤S8：参考图12，在LED芯片20的出光面28及侧面形成钝化层27，可以通过PECVD或ALD方法沉积钝化层27(钝化层27为SiO2、Si3N4或Al2O3等)。
步骤S9：在钝化层27上开孔，在开孔处形成N电极26，可以采用电子束蒸发技术在开孔处蒸镀形成N电极26。在本具体实施例中，N电极26为Cr/Pt/Au复合层。
步骤S10：参考图13，将步骤S8得到的LED芯片20的导电基板25一侧粘附于蓝膜40上，通过划片机从ICP刻蚀的间隙对金属层24和导电基板25进行切片，产生裂缝50，裂缝50将整片LED芯片20划分形成各独立的LED芯片20，此时，LED芯片20依然粘附在蓝膜40上。
步骤S11：加工柔性基板10，如图4所示，可以通过切割、刻蚀或激光烧灼方式在柔性基板10上制作出通孔11，在本具体实施例中，在柔性基板10一侧制备通孔11，然后在通孔11的一端开口处制备沉降槽12，在沉降槽12的底部121涂覆胶黏层30。
步骤S12：将LED芯片20固定于通孔11内。在本具体实施例中，拉伸蓝膜40使各LED芯片20的位置与柔性基板10的各LED芯片20对应的通孔11位置一致，通过倒装焊机将蓝膜40上的LED芯片20与柔性基板10进行键合，LED芯片20安装在通孔11内，凸缘21与胶黏层30相粘结。
步骤S13：分别在柔性基板10的两侧制备N电极线14和P电极线13。在本具体实施例中，采用蒸镀的方法制备N电极线14和P电极线13。在柔性基板10的两侧面分别进行光刻，制备蒸镀电极线的图案。采用电阻蒸发或电子束蒸发的方法分别在具有电极线图案的柔性基板10的两面蒸镀电极线金属Cr/Au(20nm/10nm)，电极线形状可为柔性显示中常见的“波浪形”，或其他可满足柔性显示要求的形状。
本发明还提供了一种电子设备，包括上述的柔性显示结构或上述制备方法制得的柔性显示结构。电子设备可以是手机、平板、笔记本电脑、电视、AR/VR设备、车仪表与中控、户外显示器、抬头显示器(HUD)等。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种柔性显示结构，其特征在于，包括柔性基板和LED芯片，所述柔性基板上设有贯穿所述柔性基板的通孔，所述通孔用于容纳所述LED芯片，所述通孔的尺寸与所述LED芯片的尺寸相匹配，所述LED芯片卡合在所述通孔内，实现所述LED芯片与所述柔性基板的固定连接。
2.根据权利要求1所述的柔性显示结构，其特征在于，所述通孔在所述柔性基板的两侧表面分别具有第一开口和第二开口，所述第一开口周围设有与所述通孔相连通的沉降槽，所述LED芯片的一端设置有向外延伸的凸缘，所述LED芯片卡合在所述通孔内时，所述凸缘容纳于所述沉降槽。
3.根据权利要求2所述的柔性显示结构，其特征在于，所述沉降槽的底部设有胶黏层，所述胶黏层与所述凸缘相粘结。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的柔性显示结构，其特征在于，所述柔性基板的两侧表面分别设置有为所述LED芯片供电的P电极线和N电极线。
5.根据权利要求4所述的柔性显示结构，其特征在于，所述柔性基板的厚度等于所述LED芯片的高度。
6.根据权利要求5所述的柔性显示结构，其特征在于，所述LED芯片为垂直芯片结构，所述LED芯片的两端分别与所述P电极线和所述N电极线电连接。
7.根据权利要求6所述的柔性显示结构，其特征在于，所述LED芯片包括依次层叠设置的N型层、有源层、P型层、金属层和导电基板，所述LED芯片还包括N电极，所述N电极设置于所述N型层背离所述P型层一侧的表面，所述N电极与所述N电极线电连接，所述导电基板与所述P电极线电连接。
8.根据权利要求7所述的柔性显示结构，其特征在于，所述金属层和所述导电基板向外延伸形成所述凸缘。
9.根据权利要求8所述的柔性显示结构，其特征在于，所述LED芯片还包括包覆所述N型层表面以及所述LED芯片侧壁的钝化层；
所述N型层背离所述P型层一侧的表面为出光面，所述出光面为粗化面。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1～9中任意一项所述的柔性显示结构。
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