CN111653660A - 微型发光二极管显示面板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种微型发光二极管显示面板的制造方法及微型发光二极管显示面板，其中制造方法包括提供一基板和多个微型发光二极管晶粒，每一微型发光二极管晶粒上用作键合于所述基板的表面均设置有金属结构；将多个微型发光二极管晶粒转移至基板上，金属结构位于微型发光二极管晶粒和基板之间；利用超声波焊接，使微型发光二极管晶粒通过金属结构键合于基板上。使用本申请方法制造微型发光二极管显示面板，能够保证微型发光二极管晶粒的准确键合。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种微型发光二极管显示面板的制造方法及微型发光二极管显示面板。
背景技术
显示技术已在人们日常生活中广泛应用，现逐渐朝着高效率、高亮度、轻薄化等方向发展，微型发光二极管(Micro-LED)成为了当前的研究热点，其表示在微小尺寸内集成高密度的发光二极管(LED，Light Emitting Diode)，越来越多的企业开始研发微型发光二极管显示面板。
而在微型发光二极管显示面板的制造中，Micro-LED晶粒在转印键合过程中容易受到干扰而发生偏移，造成晶粒键合位置出现偏差，影响面板显示效果。
发明内容
本申请提供一种微型发光二极管显示面板的制造方法及微型发光二极管显示面板，以解决现有技术中微型发光二极管晶粒在转印时容易发生偏移的问题。
为解决上述技术问题，本申请提出一种微型发光二极管显示面板的制造方法，其中制造方法包括提供一基板和多个微型发光二极管晶粒，每一微型发光二极管晶粒上用作键合于基板的表面均设置有金属结构；将多个微型发光二极管晶粒转移至基板上，金属结构位于微型发光二极管晶粒和基板之间；利用超声波焊接，使微型发光二极管晶粒通过金属结构键合于基板上。
为解决上述技术问题，本申请提出一种微型发光二极管显示面板，其中包括基板和多个微型发光二极管晶粒，其中多个微型发光二极管晶粒通过超声波焊接键合于基板上。
本申请微型发光二极管显示面板的制造方法中，提供一基板和多个微型发光二极管晶粒，其中每一微型发光二极管晶粒上用作键合于基板的表面均设置有金属结构，在实现晶粒转印键合的过程中，首先将多个微型发光二极管晶粒转移至基板上，且金属结构位于微型发光二极管晶粒和基板之间；然后利用超声波焊接，使微型发光二极管晶粒通过金属结构键合于基板上。采用超声波进行焊接能够使微型发光二极管晶粒稳固的键合在基板上，且超声波焊接不产生高温，键合的微型发光二极管晶粒不易受到干扰而发生偏移，因而本申请的方法能保证微型发光二极管晶粒稳固准确的键合。
附图说明
图1是本申请微型发光二极管显示面板的制造方法一实施例的流程示意图；
图2是本申请微型发光二极管显示面板的制造方法另一实施例的流程示意图；
图3是图2所示微型发光二极管显示面板的制造方法实施例中所提供的基板和晶粒的示意图；
图4是图2所示微型发光二极管显示面板的制造方法实施例中制造过程示意图；
图5是图2所示微型发光二极管显示面板的制造方法实施例中每次转移部分晶粒的示意图；
图6是本申请微型发光二极管显示面板的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对发明所提供的一种微型发光二极管显示面板的制造方法及显示面板做进一步详细描述。
本申请制造方法用于微型发光二极管显示面板的制造，微型发光二极管显示面板即集成了高密度微小尺寸发光二极管的面板，其中发光二极管被微缩化为微型发光二极管晶粒，尺寸可微缩至50微米的级别，实现了像素区的自发光，从而提高发光效率。
由于微型发光二极管显示面板中发光二极管的微小化特征，因而在其制造过程中有着精细化的要求，特别是对晶粒键合位置准确性的要求。对此，本申请提出一种制造方法，以实现晶粒键合位置的准确性。
具体请参阅图1，图1是本申请微型发光二极管显示面板的制造方法一实施例的流程示意图，本实施例制造方法包括以下步骤。
S101：提供一基板和多个微型发光二极管晶粒，每一微型发光二极管晶粒上用作键合于基板的表面均设置有金属结构。
为制得微型发光二极管显示面板，首先提供基板和微型发光二极管晶粒，微型发光二极管晶粒用于实现显示面板中像素区的自发光，基于微型发光二极管晶粒微小化的特征，对应于显示面板中的多个像素区，本步骤中提供了多个微型发光二极管。
在每一微型发光二极管晶粒上用作键合于基板的表面均设置金属结构，通过该金属结构可以实现晶粒和基板的键合。
S102：将多个微型发光二极管晶粒转移至基板上，金属结构位于微型发光二极管晶粒和基板之间。
在上述步骤S101中获取基板及多个微型发光二极管晶粒后，可以采用一步或多步工艺将多个微型发光二极管晶粒转移到基板上，且金属结构位于微型发光二极管晶粒和基板之间，以在后续步骤中实现二者的键合。
S103：利用超声波焊接，使微型发光二极管晶粒通过金属结构键合于基板上。
在将微型发光二极管晶粒转移到基板上后，通过超声波焊接，使得微型发光二极管晶粒通过金属结构键合于基板上的对应位置。
本步骤S103的超声波焊接与步骤S102的转移为连续操作，在将微型发光二极管晶粒转移到基板上后，即开始进行超声波焊接。步骤S102中所有的微型发光二极管晶粒可分多步工艺完成转移，结合步骤S103，超声波焊接也可对应分多步工艺完成，例如，对于所有的晶粒，第一步工艺采用步骤S102和S103完成第一部分晶粒的转移和焊接，第二步工艺也采用步骤S102和S103完成第二部分晶粒的转移和焊接，以此类推，完成所有晶粒的转移和焊接。
步骤S103中超声波焊接是利用超声频率的机械振动能量实现键合，该方式降低了键合温度，提高了键合强度；该方式对于一步工艺完成所有晶粒的转移和焊接的情况，相邻晶粒之间的键合不易互相干扰；而对于多步工艺完成所有晶粒的转移和焊接的情况，后一次晶粒的键合不会影响到前一次晶粒的键合。
本实施例制造方法首先提供基板和表面设置有金属结构微型发光二极管晶粒，然后通过超声波焊接，使晶粒通过金属结构键合在基板上。利用超声波焊接技术，有效降低键合温度，从而保证了微型发光二极管晶粒的键合不易受到干扰而发生键合位置的偏移，键合稳固准确。所制得的显示面板具有较好的显示效果。
类似于上述实施例，本申请进一步提出一种微型发光二极管显示面板的制造方法，具体请参阅图2，图2是本申请微型发光二极管显示面板的制造方法另一实施例的流程示意图，本实施例制造方法包括以下步骤，其中本实施例与上述实施例的相同部分不再赘述。
S201：提供一基板和多个微型发光二极管晶粒，每一微型发光二极管晶粒上用作键合于基板的表面均设置有金属结构。
本步骤S201中所提供的基板决定了显示面板的形状，其可以为方形、圆形或其他形状，也可以为柔性基板以应用制得柔性显示面板，其所选材料可以是石英等硅材料。在本步骤所提供的基板上还可预先设置驱动电路等实现显示的其他元件。
本步骤S201中的微型发光二极管晶粒最终设置于基板上，用以实现显示面板中像素区的自发光，一个晶粒可用于一个或多个像素区的自发光。
具体来说，本实施例所提供的基板上定义有阵列排布的多个像素区，每一微型发光二极管晶粒对应设置在一个像素区中，即本实施例中一个像素区表示显示面板中的一个像素单元，其可以是白光像素单元，也可以是红光、绿光或蓝光像素单元。
在每一微型发光二极管晶粒上均设置有金属结构，微型发光二极管晶粒可通过该金属结构键合于基板上。该金属结构可以由光刻技术形成，由于晶粒的微小化，金属结构也可以采用喷墨打印的方式形成在晶粒上。
此外，微型发光二极管晶粒用于实现像素区的自发光，因而本步骤中所提供的晶粒可以是白光二极管晶粒，对应制得的显示面板中还需设置彩色滤光片等元件；晶粒也可以是彩色光二极管晶粒，例如可包括红光二极管晶粒、蓝光二极管晶粒和绿光二极管晶粒，对应制得的显示面板中即可直接由微型发光二极管晶粒发出彩色光，无需设置彩色滤光片等元件，使显示面板更加轻薄。
其中，微型发光二极管晶粒可以是1μm×1μm～100μm×100μm的正方形，优选地为50μm×50μm的正方形，也可以是直径为1μm～100μm的圆形芯片，优选地直径为55μm的圆形芯片，上述优选尺寸的微型发光二极管晶粒为通用尺寸，在生产中容易制作且能满足发光特性，其可以由例如蓝宝石类的基板通过分子束外延而生长出来，若获得白光二极管晶粒，则可在白光二极管晶粒上喷墨打印量子点彩色墨水，从而得到红光二极管晶粒、蓝光二极管晶粒和绿光二极管晶粒。
本步骤S201的过程可结合图3理解，图3是图2所示微型发光二极管显示面板的制造方法实施例中所提供的基板和晶粒的示意图。图3所示为所提供的基板11和晶粒12，晶粒12上设置有金属结构。基板11上定义有RGB像素区，晶粒12也对应为红光二极管晶粒R、蓝光二极管晶粒B和绿光二极管晶粒G。所提供晶粒12的数量与基板11上像素区的数量相同。
S202：将多个微型发光二极管晶粒转移至基板上。
本实施例中采用真空吸嘴实现转移，也可采用其他方式进行转移。具体来说，使用真空进行吸附可保证不影响晶粒的物理特性，保证了微小化晶粒的物理稳定性。本实施例中利用真空吸嘴吸附微型发光二极管晶粒未设置金属结构的表面；然后移动真空吸嘴，从而将微型发光二极管晶粒转移至基板上，且在转移后，金属结构位于微型发光二极管晶粒和基板之间。
本实施例中的一个晶粒对应一个像素区，即本步骤在对晶粒进行转移时，每一晶粒均转移至其所对应的像素区。对于一个显示面板来说，所需要的晶粒数量是庞大的，因而每次在进行转移时，一般同时转移多个晶粒。对应在本实施例的本步骤中，即采用阵列排布的多个真空吸嘴吸附多个微型发光二极管晶粒；然后移动多个真空吸嘴，以同时将多个微型发光二极管转移到对应的像素区。
本实施例中所使用的真空吸嘴可以为扁平圆锥状的橡皮吸嘴，吸嘴底部可以是连接真空泵的密封管，工作原理即通过密封管吸出吸嘴内的空气，使吸嘴能够牢牢吸附于微型发光二极管晶粒的表面，从而实现晶粒的平稳转移。
S203：利用超声波焊接，使微型发光二极管晶粒通过金属结构键合于基板上。
若上述步骤S202中同时将多个晶粒转移到基板上，本步骤S203中也同时对多个晶粒进行超声波焊接，使其同时键合于基板上。
在生产中，具体过程可参阅图4，图4是图2所示微型发光二极管显示面板的制造方法实施例中制造过程示意图。使用真空吸嘴将晶粒转移后，随即需要利用超声波对晶粒进行焊接，因而本实施例中将真空吸嘴21与超声波焊接头22集成，在真空吸嘴21将晶粒12转移至基板11上后，利用超声波焊接头22对晶粒施加压力及预定功率的超声波，从而使晶粒12通过金属结构13键合于基板11上。对于不同尺寸的晶粒12或不同形状的金属结构13，可施加不同的压力和功率。
在本实施例中进行超声波焊接时，压力和功率的大小取决于微型发光二极管晶粒的厚度与硬度，且所施加的压力和功率之间具有一定的关系，在压力由逐渐增大时，相应配合的功率逐渐减小；而当压力增大到压力中间值后，继续增大时，相应配合的功率则逐渐增大；理论上，压力中间值对应功率最小值；而在实际应用中，若选用压力中间值，则相应配合的功率选用较功率最小值稍大的功率进行焊接。本实施例中，施加压力的范围为0.01～100N，预定功率的范围为1～100W，优选的，压力为0.03N～0.7N，超声波功率为1～20W，这样可以在使用较低的压力完成焊接的同时保护晶粒的金属层以及基板的引线。
对于微型发光二极管显示面板晶粒，由于其微小化特征，本实施例中超声波焊接具体采用超声波金丝球焊接原理，即利用金丝或金球焊接到金属焊盘上，对应于金丝球焊接原理，本实施例中金属结构13为金属凸点，类似于金丝球焊接中的金球，基于金丝球焊接原理的焊接方式更加利于微小化元件的焊接。
金属结构13的材料选用金、银、铜或铝，其主要用于实现焊接，对应于金属材料，在本实施例中具体采用超声波金属焊接，因而在基板上的驱动电路上对应金属结构还可设置焊接点，实现金属结构与焊接点的焊接，从而实现晶粒与基板的键合。
类似于上一实施例的步骤S102-S103，晶粒可分多步工艺完成转移，即第一步工艺完成第一部分晶粒的转移和焊接，第二步工艺完成第二部分晶粒的转移和焊接。在第一步工艺中，通过真空吸嘴将晶粒转移到基板上，然后利用超声波焊接头将晶粒焊接在基板上，完成第一部分晶粒的键合后；释放真空吸嘴的真空，不再吸附晶粒，即可移开真空吸嘴，开始进行第二部分晶粒的吸附、转移和焊接。
上述多次转移的过程中，可以每次同时转移第一数量的微型发光二极管晶粒，且转移至基板上的每两相邻微型发光二极管晶粒之间间隔第二数量的像素区。在焊接时，由于相邻晶粒之间均具有间隔，因而晶粒之间的焊接不会相互影响。具体可参阅图5，图5是图2所示微型发光二极管显示面板的制造方法实施例中每次转移部分晶粒的示意图。其中，每次转移3个晶粒，且每个晶粒之间间隔1个像素区。在实际生产中，阵列排布的多个真空吸嘴之间间隔固定，显示面板中阵列排布的多个像素区尺寸也相同，因而固定第一数量和第二数量即可保证每次转移位置不同，但间隔相同的晶粒。上述第一数量为9，第二数量为1，该数值仅为方便理解的示例，在实际应用中，对于庞大的晶粒数量，第一数量和第二数量可依需求设置。对于多次转移，还可以每次同时转移同一发光颜色的微型发光二极管晶粒，过程及原理类似，不再赘述。
本实施例同样利用超声波焊接实现了微型发光二极管晶粒稳固准确的键合，并且从实际生产出发，对所有的晶粒分多次进行转移焊接，切合实际应用，且能实现高效焊接。并利用真空吸嘴，集成超声波焊接头实现整个过程。
利用上述制造方法可制得微型发光二极管显示面板，本申请还提出一种显示面板，具体请参阅图6，图6是本申请微型发光二极管显示面板一实施例的结构示意图。本实施例微型发光二极管显示面板300包括基板31和多个微型发光二极管晶粒32。
多个微型发光二极管晶粒32通过超声波焊接键合于基板31上，具体来说，晶粒32上设置有金属结构，其通过金属结构键合在基板31上。本实施例中金属结构为金属点，其材料可选用金、银、铜或铝。在进行超声波焊接时，金属结构与基板31上的焊接点相互摩擦形成分子间的熔合，金属结构与焊接点的接触面可实现均匀的熔合；而高温热压键合中金属结构和焊接点被高温融化，而实现键合，这种方式中由于高温的均匀性不可控，且金属结构和焊接点均被融化为液态，因而熔合的部分容易出现不均匀的问题，相较之下，本实施例超声波焊接中金属结构与焊接点接触面的均匀性熔合，键合部分更不容易出现断裂的问题。
其中，基板31上定义有阵列排布的多个像素区，每一微型发光二极管晶粒32对应于一个像素区设置。为实现彩色显示，晶粒32可包括红光二极管晶粒R、绿光二极管晶粒G和蓝光二极管晶粒B。
本实施例微型发光二极管显示面板中晶粒由超声波焊接键合于基板上，键合准确稳固，显示面板的显示效果较佳。本实施例的显示面板可应用于便携设备，例如手机，手表等。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种微型发光二极管显示面板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
提供一基板和多个微型发光二极管晶粒，每一所述微型发光二极管晶粒上用作键合于所述基板的表面均设置有金属结构；
将所述多个微型发光二极管晶粒转移至所述基板上，所述金属结构位于所述微型发光二极管晶粒和所述基板之间；
利用超声波焊接，使所述微型发光二极管晶粒通过所述金属结构键合于所述基板上。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述利用超声波焊接，使所述微型发光二极管晶粒通过所述金属结构键合于所述基板上，包括：
对所述微型发光二极管晶粒施加压力及预定功率的超声波，以使所述微型发光二极管晶粒键合于所述基板上。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，施加压力为0.01～100N，预定功率为1～100W。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述提供一基板和多个微型发光二极管晶粒，包括：
所述基板上定义有阵列排布的多个像素区；
所述将所述多个微型发光二极管晶粒转移至所述基板上，包括：
每一所述微型发光二极管晶粒转移至对应的一像素区。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，
所述将所述多个微型发光二极管晶粒转移至所述基板上包括：
将所述多个微型发光二极管晶粒中的至少两个同时转移至所述基板；
所述利用超声波焊接，使所述微型发光二极管晶粒通过所述金属结构键合于所述基板上，包括：
利用超声波焊接，使所述多个微型发光二极管晶粒中的至少两个同时键合于所述基板上。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述将所述多个微型发光二极管晶粒中的至少两个同时转移至所述基板，包括：
将所述多个微型发光二极管晶粒中第一数量的微型发光二极管晶粒同时转移至所述基板上，其中转移至所述基板上的每两相邻微型发光二极管晶粒之间间隔第二数量的像素区；或
将同一发光颜色的所述微型发光二极管晶粒同时转移至所述基板上。
7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述将多个所述微型发光二极管晶粒转移至所述基板上，包括：
利用真空吸嘴吸附所述微型发光二极管晶粒未设置金属结构的表面；
移动所述真空吸嘴，将所述微型发光二极管晶粒转移至所述基板上。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述将多个所述微型发光二极管晶粒转移至所述基板上，包括：
利用阵列排布的多个真空吸嘴吸附多个所述微型发光二极管晶粒；
移动所述多个真空吸嘴，以同时将多个所述微型发光二极管转移至对应的像素区。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金属结构为金属凸点，所述金属凸点采用的材料包括金、银、铜或铝。
10.一种微型发光二极管显示面板，其特征在于，所述微型发光二极管显示面板包括基板和多个微型发光二极管晶粒，所述多个微型发光二极管晶粒通过超声波焊接键合于所述基板上。
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