CN113571608A - 一种磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁辅助激光图案化Micro‑LED巨量转移方法，步骤：将Micro‑LED芯片阵列与转移基板粘结；将转移基板置于显示基板上方，将显示基板置于磁场上方，并使Micro‑LED芯片阵列的电极与显示基板的电极对准，并调整好转移基板与显示基板的垂直间距；使用激光图案化释放转移基板上的Micro‑LED芯片阵列，Micro‑LED阵列芯片在磁场的作用下与显示基板精确对位；在高温下将Micro‑LED芯片阵列与显示基板进行焊接。本发明采用激光减少胶层粘接力和图案化主动转移的方法，避免了邮票转移法对Micro‑LED的应力损伤以及液相转移法和静电转移法的转移不可控。
Description
技术领域
本发明属于Micro-LED工艺领域，特别涉及了一种Micro-LED巨量转移方法。
背景技术
微型发光二极管（Micro-LED）芯片是将LED外延片刻蚀为微米级以及纳米级的LED，使Micro-LED直接发光以实现显示的目的。在Micro-LED显示领域，巨量转移技术为该项技术的难点。
目前Micro-LED显示的巨量转移技术主要采用邮票（Stamp）转移法，晶元对位转移法，液相转移法以及静电转移法等。其中邮票转移法通过胶水的粘接力不同实现在不同基板之间的转移如东丽精密机械有限公司的巨量转移设备，该方法对位精度高，但是粘接力会导致Micro-LED芯片损坏，导致产品的可靠性不高。液相转移法和静电转移法能够避免这种情况，但是由于转移过程不受控，转移周期较长。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，避免了邮票转移法对Micro-LED的应力损伤以及液相转移法和静电转移法的转移不可控。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，包括以下步骤：
（1）将Micro-LED芯片阵列与转移基板粘结；所述Micro-LED芯片阵列具有电极和磁极；
（2）将转移基板置于显示基板上方，将显示基板置于磁场上方，并使Micro-LED芯片阵列的电极与显示基板的电极对准，并调整好转移基板与显示基板的垂直间距；所述显示基板具有电极和磁极；
（3）使用激光图案化释放转移基板上的Micro-LED芯片阵列，Micro-LED阵列芯片在磁场的作用下与显示基板精确对位，实现高精度转移；
（4）在高温下将Micro-LED芯片阵列与显示基板进行焊接。
进一步地，在步骤（4）之后执行步骤（5）：采用光学检测方法对焊接好的显示基板进行检测，判断显示像素和电极的优劣。
进一步地，在步骤（5）之后执行步骤（6）：使用激光去除不合格的像素和损坏的电极走线。
进一步地，在步骤（6）之后执行步骤（7）：对显示基板进行修补，若是Micro-LED芯片阵列损坏，则重复步骤（3）-（4），若是显示基板电极损坏，则先进行基板修复，再重复（3）-（4）。
进一步地，在步骤（7）之后执行步骤（8）：对显示基板进行封装。
进一步地，具有电极和磁极的Micro-LED芯片阵列的制备方法如下：
首先在LED外延层使用ICP刻蚀或湿法刻蚀，形成Micro-LED芯片阵列；再使用化学气相沉积的方法生长绝缘材料，形成Micro-LED芯片阵列的侧壁钝化层；在钝化后的Micro-LED芯片阵列上，进行光刻处理使Micro-LED芯片阵列的电极和磁极裸露，形成图案化的光刻胶；在图案化的光刻胶上，依次蒸镀电极和磁极；所述电极选用与LED的功函数相近的金属，电极与LED接触；所述磁极为可被磁化的导体材料。
进一步地，Micro-LED芯片阵列上的电极与磁极相互独立，或者电极与磁极为叠层位置关系。
进一步地，在显示基板上的像素间制备磁性屏蔽层。
进一步地，所述转移基板为具有热释放胶层的PET板，所述热释放胶层在未被激光照射时能够粘接Micro-LED芯片阵列，而在被激光照射时吸收激光能量粘接力降低，从而使Micro-LED芯片阵列脱落。
进一步地，Micro-LED芯片阵列在显示基板上的间距为LED晶元上像素间距的整数倍。
采用上述技术方案带来的有益效果：
1、本发明采用激光减少胶层粘接力的方法，避免了邮票转移法对Micro-LED的应力损伤，避免了应力导致Micro-LED显示的mura；
2、本发明采用图案化主动转移的方法，避免了液相转移法和静电转移法的转移不可控，提供一种高可靠性、高适用性、具有极大商业化潜力并易于实现批量化生产的Micro-LED巨量转移方法。
附图说明
图1为本发明的基本方法流程图；
图2为本发明的实现示意图。
标号说明：1、晶元；2、单个Micro-LED像素；3、Micro-LED上的电极；4、Micro-LED上的磁极；5、显示基板上的电极；6、显示基板上的磁极；7、显示基板；8、柔带；9、像素单元；10、转移基板；11、显示器件的像素单元。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明设计了一种磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，将制备有电极和磁极的Micro-LED阵列的转移基板与制备具有相应电极和磁极的显示面板，通过激光加热热释放胶层使胶层黏力下降，由相应位置的磁力辅助，实现Micro-LED阵列到显示基板的转移，后续通过加热、加压等方式实现Micro-LED阵列与显示基板的互联，能够高效、精确地转移Micro-LED。基本步骤如图1所示。
转移前准备P1：制备具有电极和磁极的Micro-LED阵列。在本实施例中，Micro-LED阵列的结构选用垂直结构。在蓝宝石基LED和GaAs基LED外延层上制备具有阳极电极和磁极的Micro-LED芯片阵列，第一步光刻出Micro-LED图案，第二步采用ICP刻蚀出矩形的Micro-LED阵列，第三步使用化学气相沉积法在边缘生长出氮化硅作为钝化层，第四步光刻出图案化的电极和磁极，第五步蒸镀电极和磁极。图2中的P1为制备有电极和磁极的Micro-LED阵列。
所述电极和磁极可以为独立的电极和磁极，也可为电极与磁极叠层位置关系，若磁极介于Micro-LED芯片与电极之间时，电极的厚度不影响芯片磁极与显示面板磁极之间的吸力。若电极介于Micro-LED芯片与磁极之间时，磁极不影响芯片电极与显示面板电极之间的导通。电极选用与LED的功函数相近的金属，导电电极与LED接触；磁极为可被磁化的导体材料，如铁、钴、镍以及其合金。
转移前准备P2：制备具有电极和磁极的显示基板。在本实施例中，设计有源驱动基板，在单像素结构上设计合适的色彩组合，本实施例例选用RGB（红绿蓝）作为单像素结构。如图2中P2为制备有电极和磁极的显示基板。
优选地，在显示基板上像素间制备磁性屏蔽层，防止磁力导致的像素间的影响。
步骤S1：将Micro-LED阵列芯片与转移基板粘结。在本实施例中，蓝宝石基阵列Micro-LED芯片转移通过激光剥离的方法转移至基板，GaAs基Micro-LED采用的是湿法刻蚀的方法转移至基板。转移基板采用具有热释放胶层的PET板。如图2中S1所示。
步骤S2：转移基板置于显示基板上方，使Micro-LED芯片阵列的电极与显示基板的电极对准，并调整好转移基板与显示基板的垂直间距，显示基板置于磁场上方，显示基板上的磁极能够磁化并具有对Micro-LED阵列芯片磁极的吸附力。如图2中的S2所示。
步骤S3：使用点加工激光图案化加热转移基板上的热释放胶水，使其粘接力快速降低，从而释放转移基板上的Micro-LED阵列，Micro-LED阵列在磁场的作用下与显示基板精确对位，实现高精度转移。该磁力辅助的方式避免了热释放胶水受热形变不可控导致的对位不精准的问题，特别适用于高精度、高效率的巨量转移方案。
S4：在高温下将Micro-LED阵列与显示基板进行阳极焊接。在本实施例中，Micro-LED阵列芯片的电极为铜电极，显示基板的电极为锡电极，能够实现低成本、高效率的焊接。
以上步骤为本发明的基本步骤，在步骤S4之后还可以进一步进行以下步骤：
S5：采用光学检测的方法对焊接好的显示基板进行检测，标记出芯片损坏、焊接异常等故障点。
S6：使用激光去除不合格的像素和损坏的电极走线。
S7：对显示基板进行修补，若是Micro-LED芯片阵列损坏，则重复步骤S3-S4，若是显示基板电极损坏，则先进行基板修复，再重复S3-S4。完成巨量转移、Micro-LED芯片与显示基板的焊接的工艺之后。
优选地，Micro-LED芯片阵列在显示基板上的间距为晶元上像素间距的整数倍，有利于提升对LED晶元的利用率，从而降低产品的成本。
步骤S8：本实例中选用的是垂直芯片，在上述步骤之后，还需要光刻阴极走线，并蒸镀阴极电极。在本实施例中，阴极电极为ITO电极，具有较高的光透过率。
步骤S9：显示器件的封装。在本实施例中，选择合适折射率的胶水，采用molding机对显示器件进行模压获得高可靠封装。所选择的胶水需要使LED有较高的光能提取率，并保障显示基板的可靠性。显示器件如图2中S9所示。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将Micro-LED芯片阵列与转移基板粘结；所述Micro-LED芯片阵列具有电极和磁极；
（2）将转移基板置于显示基板上方，将显示基板置于磁场上方，并使Micro-LED芯片阵列的电极与显示基板的电极对准，并调整好转移基板与显示基板的垂直间距；所述显示基板具有电极和磁极；
（3）使用激光图案化释放转移基板上的Micro-LED芯片阵列，Micro-LED阵列芯片在磁场的作用下与显示基板精确对位，实现高精度转移；
（4）在高温下将Micro-LED芯片阵列与显示基板进行焊接。
2.根据权利要求1所述磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，在步骤（4）之后执行步骤（5）：采用光学检测方法对焊接好的显示基板进行检测，判断显示像素和电极的优劣。
3.根据权利要求2所述磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，在步骤（5）之后执行步骤（6）：使用激光去除不合格的像素和损坏的电极走线。
4.根据权利要求2所述磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，在步骤（6）之后执行步骤（7）：对显示基板进行修补，若是Micro-LED芯片阵列损坏，则重复步骤（3）-（4），若是显示基板电极损坏，则先进行基板修复，再重复（3）-（4）。
5.根据权利要求1所述磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，在步骤（7）之后执行步骤（8）：对显示基板进行封装。
6.根据权利要求1所述磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，具有电极和磁极的Micro-LED芯片阵列的制备方法如下：
首先在LED外延层使用ICP刻蚀或湿法刻蚀，形成Micro-LED芯片阵列；再使用化学气相沉积的方法生长绝缘材料，形成Micro-LED芯片阵列的侧壁钝化层；在钝化后的Micro-LED芯片阵列上，进行光刻处理使Micro-LED芯片阵列的电极和磁极裸露，形成图案化的光刻胶；在图案化的光刻胶上，依次蒸镀电极和磁极；所述电极选用与LED的功函数相近的金属，电极与LED接触；所述磁极为可被磁化的导体材料。
7.根据权利要求6所述磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，Micro-LED芯片阵列上的电极与磁极相互独立，或者电极与磁极为叠层位置关系。
8.根据权利要求1所述磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，在显示基板上的像素间制备磁性屏蔽层。
9.根据权利要求1所述磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，所述转移基板为具有热释放胶层的PET板，所述热释放胶层在未被激光照射时能够粘接Micro-LED芯片阵列，而在被激光照射时吸收激光能量粘接力降低，从而使Micro-LED芯片阵列脱落。
10.根据权利要求1所述磁辅助激光图案化Micro-LED巨量转移方法，其特征在于，Micro-LED芯片阵列在显示基板上的间距为LED晶元上像素间距的整数倍。
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