CN113707787B - 球形倒装微型led及其制造方法、显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种球形倒装微型LED及其制造方法、显示面板,其中,球形倒装微型LED包括发光结构体、支撑结构体、第一电极和第二电极和绝缘保护层,所述支撑结构体为透明结构;所述第一电极和所述第二电极与分别与所述发光结构体电连接;所述绝缘保护层覆盖于所述发光结构体,所述发光结构体、所述支撑结构体和所述绝缘保护层组成球体结构。与现有技术相比,本技术方案的有益效果是:除了设置有发光结构体外,还设置有透明的支撑结构体,通过发光结构体、支撑结构体和绝缘保护层形成设定尺寸球形结构,同时保证球形倒装微型LED的正常发光。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术和LED技术领域,涉及一种球形倒装微型LED及设置有球形倒装微型LED的显示面板,同时涉及一种球形倒装微型LED的制作方法。
背景技术
微型LED即Micro LED,具有比一般LED更理想的光电效率、亮度和对比度以及更功耗。为了实现显示功能,需要将多个Micro LED装载入背板上,形成微型LED阵列,微型LED的单个芯片尺度小于20μm,其制备难度极大,因此,巨量转移技术是形成Micro LED阵列的过关键所在。
目前巨量转移技术主要包括静电转移、微印和流体组装等。其中,流体组装是利用刷桶在衬底上滚动,使得Micro LED置于液体悬浮液中,通过流体力,让LED落入衬底上对应的装载阱中。一般的Micro LED均为长方体或圆柱体结构,受限于其结构,容易出现MicroLED无法嵌入装载阱的问题。
针对此问题,相关技术提出了球形LED来提升流体组装效率。然而,LED的外延层的厚度限制了球形LED的尺寸。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种球形倒装微型LED及其制造方法、显示面板,通过设置有支撑结构体,能够形成设定尺寸的球形结构,同时保证球形倒装微型LED的正常发光。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
一种球形倒装微型LED,包括:
发光结构体;
支撑结构体,所述支撑结构体为透明结构;
第一电极和第二电极,所述第一电极和所述第二电极与分别与所述发光结构体电连接;
绝缘保护层,所述绝缘保护层覆盖于所述发光结构体,所述发光结构体、所述支撑结构体和所述绝缘保护层组成球体结构。
与现有技术相比,本技术方案的有益效果是:除了设置有发光结构体外,还设置有透明的支撑结构体,通过发光结构体、支撑结构体和绝缘保护层形成设定尺寸球形结构,同时保证球形倒装微型LED的正常发光。
进一步地,所述发光结构体的密度大于所述支撑结构体的密度。
采用上述方案的有益效果是:发光结构体的密度大于支撑结构体的密度,使得整个倒装微型LED形成一个类似于不倒翁的结构,更加有利于实现高效率的巨量转移。
进一步地,所述发光结构体包括第一半导体层、发光层和第二半导体层,所述发光层位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间;
所述第一电极与所述第一半导体层电连接,所述第二电极与所述第二半导体层电连接。
采用上述方案的有益效果是:通过第一半导体层和第二半导体层向发光层释放电子和空穴,电子和空穴在发光层复合,并且以光子的形式释放能量,从而实现发光功能。
进一步地,所述发光结构体还包括ITO电流扩展层,所述ITO电流扩展层设置于所述第二半导体层和所述支撑结构体之间;
所述第一电极与所述第一半导体层电连接,所述第二电极通过所述ITO电流扩展层与所述第二半导体层电连接。
采用上述方案的有益效果是:通过ITO电流扩展层能够增大第二电极和第二半导体层的实际接触面积,有利于通过第二半导体层释放更多的空穴,从而提升发光效率。
进一步地,所述第一半导体层、所述发光层、所述第二半导体层和所述ITO电流扩展层形成半球体结构,所述支撑结构体为半球体结构;
所述第一半导体层、所述发光层和所述第二半导体层上贯穿设置有电极容纳通孔,所述电极容纳通孔垂直于所述第一半导体层、所述发光层和所述第二半导体层;所述第二电极设置于所述电极容纳通孔内,所述第二电极的一端与所述ITO电流扩展层电连接,所述第二电极的另一端露出于所述发光结构体所形成的半球体结构的表面以外;
所述绝缘保护层覆盖于所述第一半导体层、所述发光层、所述第二半导体层和所述ITO电流扩展层的外侧表面,所述绝缘保护层还覆盖于所述电极容纳通孔的内侧表面;
所述绝缘保护层上开设有电极容纳窗口;所述第一电极设置于所述电极容纳窗口内,所述第一电极的一端与所述第一半导体层电连接,所述第一电极的另一端露出于所述发光结构体所形成的半球体结构的表面以外。
采用上述方案的有益效果是:在容纳通孔内设置有第二电极以通过ITO电流扩展层电连接第二电极,在第一半导体层、发光层、第二半导体层和ITO电流扩展层的外侧表面覆盖有绝缘保护层以防止第一电极和第二电极之间相互短接,再在绝缘保护层上开设有电极容纳窗口内设置有第一电极以连接第一半导体层。
进一步地,所述第一电极露出于半球体结构的表面的一端和所述第二电极露出于半球体结构的表面的一端上设置有热熔导电材料。
采用上述方案的有益效果是:通过热熔导电材料,能够有效提高球形倒装微型LED的电连接效果。
进一步地,所述第二电极为磁性材料,或者所述第二电极的部分表面涂覆有磁性材料。
采用上述方案的有益效果是:通过磁性材料使得第二电极具有磁性,有利于提高巨量转移的效率和准确率。
进一步地,所述支撑结构体的材料为SiO2或者透明固体树脂。
采用上述方案的有益效果是:便于光出射。
一种球形倒装微型LED的制作方法,包括以下步骤:
在衬底上依次形成发光结构层和支撑结构层;
通过蚀刻工艺,在所述支撑结构层上蚀刻出支撑结构体,所述支撑结构体为半球体结构,所述支撑结构体为透明结构;
上下反转并剥离所述衬底,通过蚀刻工艺,将所述发光结构层蚀刻成半球体结构;
在所述发光结构层所形成的半球体结构上穿孔,得到电极容纳通孔;
沉积得到绝缘保护层,所述绝缘保护层覆盖于所述发光结构层的外侧表面,所述绝缘保护层还覆盖于所述电极容纳通孔的内侧表面;
在所述绝缘保护层上蚀刻出电极容纳窗口;
沉积得到第一电极和第二电极。
与现有技术相比,本技术方案的有益效果是:在制备发光结构体的基础上,还制备有透明的支撑结构体,通过发光结构体、支撑结构体和绝缘保护层形成设定尺寸球形结构,同时保证球形倒装微型LED的正常发光。
一种微型LED显示面板,包括:
背板,所述背板上设置有第一连接线和第二连接线;
球形倒装微型LED,所述球形倒装微型LED为上述任一项所述的球形倒装微型LED,所述球形倒装微型LED的第一电极和第二电极分别与所述第一连接线和所述第二连接线电相连。
与现有技术相比,本技术方案的有益效果是:在形倒装微型LED上,除了设置有发光结构体外,还设置有透明的支撑结构体,通过发光结构体、支撑结构体和绝缘保护层形成设定尺寸球形结构,同时保证球形倒装微型LED的正常发光。
进一步地,所述背板上设置有多个与所述球形倒装微型LED大小匹配的装载阱,所述装载阱内设置有与所述第二电极匹配的磁性金属垫片。
采用上述方案的有益效果是:便于球形倒装微型LED精准对位。
进一步地,所述第一电极露出于所述半球体结构的表面的一端和所述第二电极露出于所述半球体结构的表面的一端上设置有热熔导电材料;所述背板的装载阱中设置有与所述第一电极和第二电极对应的第一金属沟道和第二金属沟道;所述第一电极对应设置于所述第一金属沟道,所述第二电极对应设置于所述第二金属沟道。
采用上述方案的有益效果是:连接方便,有助于优化制程。
进一步地,所述第一金属沟道的深度小于所述第一电极露出于半球体结构的表面以外的厚度,所述第一金属沟道的深度大于所述第一电极上热熔导电材料的厚度;所述第二金属沟道的深度小于所述第二电极露出于半球体结构的表面以外的厚度,所述第二金属沟道的深度大于所述第二电极上热熔导电材料的厚度。
采用上述方案的有益效果是:保证有效电连接,同时防止热熔导电材料融化后溢出,从而避免短接。
进一步地,所述第一电极包括若干个非连续的突出部位;所述第一金属沟道为连续的环形金属沟道。
采用上述方案的有益效果是:进一步避免短接。
进一步地,所述第一连接线和所述第二连接线设置于所述背板内,所述第一金属沟道和所述第二金属沟道设置于所述装载阱内,所述第一连接线和所述第二连接线露出于所述第一金属沟道和所述第二金属沟道上。
采用上述方案的有益效果是:实现背板和球形倒装微型LED之间的电连接。
附图说明
图1是本发明一种球形倒装微型LED的结构示意图。
图2是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中衬底与第一半导体层、发光层、第二半导体层的结构示意图。
图3是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中衬底与第一半导体层、发光层、第二半导体层、ITO电流扩展层的结构示意图。
图4是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中发光结构层和支撑结构层的结构示意图。
图5是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中在支撑结构层上蚀刻出半球体结构的示意图。
图6是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中翻转发光结构层和支撑结构层的示意图。
图7是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中衬底剥离的结构示意图。
图8是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中衬底剥离后的结构示意图。
图9是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中在发光结构层蚀刻出半球体结构的示意图。
图10是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中蚀刻得到电极容纳通孔的结构示意图。
图11是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中沉积绝缘保护层的结构示意图。
图12是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中绝缘保护层进行图案化处理的结构示意图。
图13是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中沉积出第一电极和第二电极的结构示意图。
图14是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中在支撑结构层上形成掩膜层的结构示意图。
图15是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中对掩膜层进行图案化的结构示意图。
图16是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中通过掩膜层辅助蚀刻的结构示意图。
图17是本发明一种球形倒装微型LED的制作方法中在支撑结构体上形成半球体结构的示意图。
图18是本发明一种显示面板中背板的侧视图。
图19是本发明一种显示面板中背板的俯视图。
图20是本发明一种显示面板中球形倒装微型LED的仰视图。
图21是本发明巨量转移过程中得到悬浮液的示意图。
图22是本发明巨量转移过程中球形倒装微型LED落入装载阱的示意图。
图23是本发明巨量转移完成后显示面板的结构示意图。
图中,各标号所代表的部件列表如下:
发光结构体1、支撑结构体2、第一电极3、第二电极4、绝缘保护层5、衬底6、背板7、邦定材料8、邦定基板9、球形倒装微型LED10;
第一半导体层101、发光层102、第二半导体层103、ITO电流扩展层104、电极容纳通孔105、电极容纳窗口106、掩膜层107、发光结构层108;
支撑结构层201;
装载阱701、第一金属沟道702、第二金属沟道703、第一连接线704、第二连接线705。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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组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。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个组件内部的连通。当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
微型LED因其突出的性能而广受业界关注和市场欢迎,但由于微型LED的单个芯片尺度小于20μm,制备难度极大,若按照普通LED的贴片方式来生产,就会极大限制其生产效率,因此,巨量转移技术是形成Micro LED阵列的关键所在。
巨量转移,即将大量微小尺寸的Micro LED转移到基板上,形成微型LED阵列,进而构成LED显示面板的过程。传统的LED芯片通常为长方体或圆柱体结构,在转移过程中,受限于其形状,Micro LED会卡在装载阱外,难以与基板上的装载阱精准对位,容易出现MicroLED无法嵌入装载阱的问题,极大地限制了转移良率和生产效率。针对此问题,可通过球形LED来解决。通过将LED制成形成球形结构,避免转移过程中微型LED卡在装载阱外,便于在转移的过程中与装载阱精准对位,能够有效提高转移良率和生产效率,极大提高巨量转移的效率。
球形LED的内部和工作原理与普通LED大同小异,通过N型半导体层和P型半导体层发出电子和空穴,在发光层复合,并且以光子的形式释放能量,从而实现发光功能。这就引入了一个新的问题,球形LED中外延结构上的P型半导体层受掺杂浓度限制,不能像N型半导体层一样生长较厚,因此,在制作的过程中,球形LED的尺寸取决于较薄的P型半导体层,难以仅仅通过P型半导体层和N型半导体层来形成设定尺寸球形结构,只能形成半径极小的球形LED。另外,若仅通过N型半导体层、P型半导体层和发光层形成球形LED,在这样的球形LED中,P型半导体层由于厚度难以增加,P型半导体层与球心之间的距离较大;而发光层紧邻P型半导体层,此时发光层与球心之间的距离也较大,导致其绝对面积较小,这就限制了发光层的发光面积。
针对这一问题,本发明提供了一种球形倒装微型LED,一种球形倒装微型LED的制作方法、以及一种显示面板,以极低成本形成设定尺寸球形结构,同时保证球形倒装微型LED的正常发光。下面结合图1-图23对本发明中的技术方案进行详细叙述。
需要说明的是,一般地,根据内部结构和工作方式不同,LED芯片可分为正装芯片、倒装芯片和垂直芯片,本发明所涉及的微型LED属于倒装芯片,主要是针对球形LED的内部结构作出了相应的改进。
如图1所示,一种球形倒装微型LED,包括发光结构体1、第一电极3、第二电极4和绝缘保护层5。所述第一电极3和所述第二电极4与分别与所述发光结构体1电连接,所述绝缘保护层5覆盖于所述发光结构体1的表面。此处的覆盖,是指全部覆盖或者部分覆盖。
发光结构体1是球形倒装微型LED的主体功能结构,通过发光结构体1来实现发光;第一电极3和第二电极4的作用在于连接发光结构体1与外部控制信号和/或外部电源;绝缘保护层5则用于防止在第一电极3和第二电极4之间发生短接。以上,为现有技术中的球形LED结构,本技术方案并未对发光结构体1的出光原理作出改进,发光结构体1的具体出光原理可参考现有技术的记载。
优于现有技术的是,本发明的球形倒装微型LED中,除了发光结构体1、第一电极3、第二电极4和绝缘保护层5外,还包括有支撑结构体2,特别地,所述支撑结构体2为透明结构,用于出射光线。具体地,所述支撑结构体2的材料为SiO2或者透明固体树脂。对应地,所述绝缘保护层5覆盖于所述发光结构体1和/或所述支撑结构体2的表面,所述发光结构体1、所述支撑结构体2和所述绝缘保护层5组成球体结构。
受发光结构体1中P型半导体层的掺杂浓度限制,很难直接外延生成出厚度足够的发光结构层108,更难以将发光结构层108蚀刻得到球形LED芯片。因此,本发明除了设置有发光结构体1以实现发光功能外,还创造性地设置有支撑结构体2,通过支撑结构体2弥补P型半导体层厚度难以增长的缺陷。一方面,通过发光结构体1实现发光功能,另一方面,通过支撑结构体2、发光结构体1和绝缘保护层5形成设定尺寸球形结构,即可以极低成本形成完整的球形结构。
如图1所示,具体地,所述发光结构体1包括第一半导体层101、发光层102和第二半导体层103,所述发光层102位于所述第一半导体层101和所述第二半导体层103之间;所述第一电极3与所述第一半导体层101电连接,所述第二电极4与所述第二半导体层103电连接;其中,所述第一半导体层101为N型半导体层,所述第二半导体层103为P型半导体层。通过第一半导体层101和第二半导体层103向发光层102释放电子和空穴,电子和空穴在发光层102复合,并且以光子的形式释放能量,从而实现发光功能。
由于支撑结构体2的存在,就算第二半导体层103的厚度难以增加导致第二半导体层103至球心之间的距离较大,也能够使得紧邻第二半导体层103的发光层102接近甚至位于球心,从而使得发光层102的绝对面积较小,有利于增大其发光面积。
优选地,所述发光结构体1的密度大于所述支撑结构体2的密度,即所述支撑结构层201的密度大于所述第一半导体层101、所述发光层102、所述第二半导体层103和所述ITO电流扩展层104所作为一个整体的总体密度。发光结构体1的密度大于支撑结构体2的密度,使得整个倒装微型LED形成一个类似于不倒翁的结构,可以使得所述球形LED倾向于保持所述发光结构体1在下方,而所述支撑结构体2在上方的姿态,有利于在液体组装时使得具有电极的半球落入背板上的装载阱中,从而提升液体组装的良率和转移效率。另外,即使初次装载时出现错误匹配,此时,由于所述发光结构体1的密度大于所述支撑结构体2的密度,只需要通过振动即可使错误匹配的球形LED芯片脱离背板重新正确就位,达到提高良率的效果
结合图21和图22可见,在使用上述结构的球形LED组装显示器时,可以使得通过流体转移实现更加高效的巨量转移。当球形倒装微型LED从悬浮液下落至背板7的表面的过程中,由于发光结构体1的密度大于所述支撑结构体2的密度,可以保持发光结构体1的半球体结构接触背板7,伴随悬浮液缓慢的水平移动时,可有利于球形倒装微型LED的发光结构体1所在的半球体结构落入背板7上的凹槽,利于球形倒装微型LED与背板7键合。
具体地,所述第一半导体层101的材料为n-GaN,所述第二半导体层103的材料为p-GaN,所述发光层102的材料为InGaN或者InN,所述第一电极3的材料为ITO,所述绝缘保护层5的材料为二氧化硅。除此之外,还可采用以下实现方式:第一半导体层101的材料包括N型砷化镓及N型磷化铜等中的一种,第二半导体层103的材料包括P型砷化镓及P型磷化铜等材料中的一种;发光层102的材料为氮化铟镓铝、砷化镓、砷化铝镓、磷化铟镓、磷化铟砷或砷化铟镓中的一种或多种;第一电极3的材料包括钛、铝、镍及其合金中的一种或其任意组合。需要说明的是,上述材料仅仅为实施方式之一,并不是对第一半导体层101、第二半导体层103、发光层102、第一电极3和绝缘保护层5的材料进行限定,其他以相同原理实现相同功能的材料,也应该为本发明的实施例之一,在此不进行穷举。
为了使得发光结构体1能够正常发光,第一电极3需要与第一半导体层101电连接,同样地,所述第二电极4需要与第二半导体层103电连接。在球形结构中,第一半导体层101位于球形结构的底部,而第二半导体层103位于球形结构的中部,因此,可通过设置有多个第一电极3来提高与第一半导体层101的有效接触面积,却难以通过设置多个第二电极4来提高与第二半导体层103的有效接触面积。可见,第二半导体层103与第二电极4的有效接触面积,是制约球形倒装微型LED发光效率的瓶颈所在。
如图1所示,优选地,为了提高第二半导体与第二电极4的有效接触面积,所述发光结构体1还包括ITO电流扩展层104,所述ITO电流扩展层104设置于所述第二半导体层103和所述支撑结构体2之间;所述第一电极3与所述第一半导体层101电连接,所述第二电极4通过所述ITO电流扩展层104与所述第二半导体层103电连接。
若是通过所述第二电极4直接与所述第二半导体层103电连接,则第二电极4与第二半导体层103之间的连接关系就如点与面连接,第二电极4只能激活第二半导体层103上接触点周围的空穴。若是第二电极4通过ITO电流扩展层104与第二半导体层103电连接,则ITO电流扩展层104与第二半导体层103之间的连接关系就如面与面连接,通过ITO电流扩展层104,第二电极4理论上能够激活整个第二半导体层103上所有的空穴。总的来说,通过ITO电流扩展层104能够增大第二电极4和第二半导体层103的实际接触面积,有利于通过第二半导体层103释放更多的空穴,从而提升发光效率。
如图1所示,优选地,所述第一半导体层101、所述发光层102、所述第二半导体层103和所述ITO电流扩展层104形成半球体结构,所述支撑结构体2为半球体结构。为形成球形倒装微型LED,所述第一半导体层101、所述发光层102和所述第二半导体层103上贯穿设置有电极容纳通孔105,所述电极容纳通孔105垂直于所述第一半导体层101、所述发光层102和所述第二半导体层103;所述第二电极4设置于所述电极容纳通孔105内,所述第二电极4的一端与所述ITO电流扩展层104电连接,所述第二电极4的另一端露出于所述半球体结构的表面以外。
所述绝缘保护层5覆盖于所述第一半导体层101、所述发光层102、所述第二半导体层103和所述ITO电流扩展层104的外侧表面,所述绝缘保护层5还覆盖于所述电极容纳通孔105的内侧表面。所述绝缘保护层5上开设有电极容纳窗口106;所述第一电极3设置于所述电极容纳窗口106内,所述第一电极3的一端与所述第一半导体层101电连接,所述第一电极3的另一端露出于所述半球体结构的表面以外。
在容纳通孔内设置有第二电极4以通过ITO电流扩展层104电连接第二电极4,在第一半导体层101、发光层102、第二半导体层103和ITO电流扩展层104的外侧表面覆盖有绝缘保护层5以防止第一电极3和第二电极4之间相互短接,再在绝缘保护层5上开设有电极容纳窗口106内设置有第一电极3以连接第一半导体层101,从而通过第一电极3和第二电极4连接发光结构体1与外部控制信号和/或外部电源。
进一步优选地,所述第一半导体层101、所述发光层102、所述第二半导体层103和所述ITO电流扩展层104的横截面积依次增大,所述第一半导体层101、所述发光层102、所述第二半导体层103和所述ITO电流扩展层104依次靠近所述支撑结构体2。如此设置能够便于设置第一电极3和第二电极4,保证ITO电流扩展层104和第二半导体层103紧密接触,同时还使得ITO电流扩展层104的面积大于第二半导体层103的面积,有利于最大程度释放第二半导体层103上的空穴,从而提高发光效率。
优选地,所述第一电极露出于所述半球体结构的表面的一端和所述第二电极4露出于所述半球体结构的表面的一端上设置有热熔导电材料。球形倒装微型LED需要装在背板上,形成显示面板,才能真正实现其功能,因此,球形倒装微型LED与背板之间的有效电连接是关键,通过热熔导电材料,能够有效提高球形倒装微型LED的电连接效果。
优选地,所述第二电极4为磁性材料,或者所述第二电极4的部分表面涂覆有磁性材料。通过磁性材料使得第二电极4具有磁性,有利于提高巨量转移的效率和准确率。
优选地,所述绝缘保护层5内设置有DBR结构。所述第一半导体层101、所述发光层102和所述第二半导体层103配合发出的光线朝向四面八方,而最终都需要经过支撑结构体2出射,因此,在绝缘保护层5内设置有DBR结构,通过DBR结构能够将朝向四面八方的光线集中朝向支撑结构体2,便于提高发光效率。另外,球面状的出光面有利于减少球形倒装微型LED内部的全反射,因此可以提升光提取效率。需要说明的是,DBR结构为现有技术,其作用在于反射光,属于本领域技术人员所应知应会的技术方案。
对应地,一种球形倒装微型LED的制作方法,包括以下步骤:
在衬底6上依次形成发光结构层108和支撑结构层201;
通过蚀刻工艺,在所述支撑结构层201上蚀刻出支撑结构体2,所述支撑结构体2为半球体结构,所述支撑结构体2为透明结构;
上下反转并剥离所述衬底6,通过蚀刻工艺,将所述发光结构层108蚀刻成半球体结构;
在所述发光结构层108所形成的半球体结构上穿孔,得到电极容纳通孔105;
沉积得到绝缘保护层5,所述绝缘保护层5覆盖于所述发光结构层108的外侧表面,所述绝缘保护层5还覆盖于所述电极容纳通孔105的内侧表面;
在所述绝缘保护层5上蚀刻出电极容纳窗口106;
在电极容纳窗口106沉积得到第一电极3,在电极容纳通孔105沉积得到第二电极4。
具体地,一种球形倒装微型LED的制作方法,包括以下步骤:
在衬底6上依次形成第一半导体层101、发光层102、第二半导体层103和ITO电流扩展层104和支撑结构层201,所述第一半导体层101、所述发光层102、所述第二半导体层103、所述ITO电流扩展层104,组成发光结构层108;所述发光结构层108和所述支撑结构层201自下而上依次设置;
通过蚀刻工艺,在所述支撑结构层201上蚀刻出支撑结构体2,所述支撑结构体2为半球体结构,所述支撑结构体2为透明结构;
上下反转并剥离所述衬底6,通过蚀刻工艺,在将所述第一半导体层101、所述发光层102、所述第二半导体层103和所述ITO电流扩展层104所组成的发光结构层108蚀刻成半球体结构;
在所述发光结构层108所形成的半球体结构上穿孔,得到电极容纳通孔105;
沉积得到绝缘保护层5,所述绝缘保护层5覆盖于所述第一半导体层101、所述发光层102、所述第二半导体层103和所述ITO电流扩展层104的外侧表面,所述绝缘保护层5还覆盖于所述电极容纳通孔105的内侧表面;
在所述绝缘保护层5上蚀刻出电极容纳窗口106,所述电极容纳窗口106位于与所述第一半导体层101相对的位置上;
在电极容纳窗口106沉积得到第一电极3,在电极容纳通孔105沉积得到第二电极4;所述第一电极3设置于所述电极容纳窗口106内,所述第一电极3的一端与所述第一半导体层101电连接,所述第一电极3的另一端露出于所述半球体结构的表面以外;所述第二电极4设置于所述电极容纳通孔105内,所述第二电极4的一端与所述ITO电流扩展层104电连接,所述第二电极4的另一端露出于所述半球体结构的表面以外。
通过上述技术方案,在制备发光结构体1的基础上,还制备有透明的支撑结构体2,以极低成本通过发光结构体1、支撑结构体2和绝缘保护层5形成完整的球形结构,同时保证球形倒装微型LED的正常发光。
下面结合图2-图13,按照生产工艺的流程对上述方法进行说明。
如图2所示,首先,在衬底6上依次形成发光结构层108和支撑结构层201;所述发光结构层108包括第一半导体层101、发光层102、第二半导体层103和ITO电流扩展层104;如图3所示,依次形成所述第一半导体层101、所述发光层102、所述第二半导体层103和所述ITO电流扩展层104;如图4所示,再在所述ITO电流扩展层104上形成所述支撑结构层201,所述支撑结构体2为透明结构;如图5所示,接着,通过蚀刻工艺将支撑结构体2蚀刻出第一个半球。
图6所示,然后,将发光结构层108和支撑结构层201的整体翻转过来,放置于邦定材料8和邦定基板9上;如图7和图8所示,衬底6剥离,以便露出发光结构层108。如图9所示,紧接着,通过蚀刻工艺将发光结构层108蚀刻出第二个半球,得到发光结构体1。
如图10所示,通过蚀刻工艺在发光结构体1上蚀刻,得到电极容纳通孔105,所述电极容纳通孔105贯穿设置于所述第一半导体层101、所述发光层102和所述第二半导体层103上;如图11所示,然后沉积绝缘保护层5,优选地,所述绝缘保护层5内设置有DBR结构,以提高发光效率;如图12所示,对所述绝缘保护层5进行图案化处理,蚀刻掉电极容纳通孔105中绝缘保护层5与ITO电流扩展层104接触的部分,以及蚀刻出电极容纳窗口106;如图13所示,接着在电极容纳窗口106上沉积出第一电极3,在电极容纳通孔105内沉积出第二电极4;最后,剥离所述邦定基板9,形成如图1所示的球形倒装微型LED。
如图14-图17所示,具体地,蚀刻工艺将支撑结构体2蚀刻出第一个半球的具体工艺如下:
如图14所示,在支撑结构层201上形成掩膜层107;
如图15所示,对掩膜层107进行图案化,使得掩膜层107形成半球形或半椭球形;掩膜层107的实际图形根据干刻蚀工艺参数进行调整;
如图16所示,进行蚀刻工艺,直到掩膜层107被蚀刻完,如图17所示,在支撑结构体2上形成半球体结构。
如图18-图23所示,对应地,一种显示面板,包括背板7和设置于背板7上的多个球形倒装微型LED。所述背板7上设置有第一连接线704和第二连接线705;所述球形倒装微型LED的第一电极3和第二电极4分别与所述第一连接线704和所述第二连接线705电相连。
如图18所示,具体地,所述背板7上设置有多个与所述球形倒装微型LED大小匹配的装载阱701,装载阱701内有与所述第二电极4匹配的磁性金属垫片。当多个球形倒装微型LED被固定到背板7上的装载阱701中后,即可形成微型LED阵列。
优选地,所述第二电极4为磁性材料,或者所述第二电极4的部分表面涂覆有磁性材;对应地,所述装载阱701内设置有磁性金属垫片,所述第二电极4的磁性和设置于所述装载阱701中的磁性金属垫片的磁性相反。通过磁力的作用,便于在转移的过程中将球形倒装微型LED吸附到装载阱701上,而且能够保证第二电极4与磁性金属垫片的有效接触。
如图19和图20所示,为了使得球形倒装微型LED10与背板7之间能够实现更加有效的电连接,所述第一电极3露出于所述半球体结构的表面的一端和所述第二电极4露出于所述半球体结构的表面的一端上设置有热熔导电材料。相应地,在背板7的装载阱701中设置有与所述第一电极3和第二电极4对应的第一金属沟道702和第二金属沟道703。装载时,第一电极3对应第一金属沟道702,第二电极4对应第二金属沟道703。
在本发明所涉及的显示面板中,第一电极3、第二电极4、第一连接线704、第二连接线705、装载阱701、第一金属沟道702、第二金属沟道703和磁性金属垫片等组件都是为了使得球形倒装微型LED10与背板7之间能够实现更加有效的电连接。第一连接线704和第二连接线705内置于背板7,第一金属沟道702和第二金属沟道703形成于装载阱701内,且第一连接线704和第二连接线705露出于第一金属沟道702和第二金属沟道703上。装载时,第一电极3套入第一金属沟道702内即可与第一连接线704实现电连接,第二电极4套入第二金属沟道703内即可与第二连接线705实现电连接。特别地,装载阱701内还设置有磁性金属垫片,用于通过磁力进行更精准的巨量转移。
为了便于球形倒装微型LED的键合,所述第一金属沟道702的深度小于所述第一电极3露出于半球体结构的表面以外的厚度,所述第一金属沟道702的深度大于所述第一电极3上热熔导电材料的厚度。对应地,所述第二金属沟道703的深度小于所述第二电极4露出于半球体结构的表面以外的厚度,所述第二金属沟道703的深度大于所述第二电极4上热熔导电材料的厚度。
所述第一电极3露出于半球体结构的表面以外的厚度,即第一电极3的突出部分本身,加上第一电极3上热熔导电材料所得到的总突出部分的厚度,此厚度大于第一金属沟道702的深度,才能使得第一电极3和第一电极3上热熔导电材料能够与第一连接线704接触。另外,第一金属沟道702大于第一电极3上热熔导电材料的厚度,能够防止热熔导电材料融化后溢出,从而避免短接。
如图19和图20所示,更优选地,为了进一步防止在将所述球形倒装微型LED键合到背板7时,所述第一电极3的热熔导电材料溢出所述第一金属沟道702,导致第一电极3和第二电极4短路,所述第一电极3设置为若干个非连续的突出部位;对应地,第一金属沟道702设置为连续的环形金属沟道,在球形倒装微型LED10键合时,多余的热熔导电材料可以流到第一电极3的非连续的突出部位之间。
如图21和图22所示,组装拼接显示面板的过程中,将大量球形倒装微型LED10放于液体环境中得到悬浮液,背板7上的装载阱701内设置有磁性金属垫片。由于球形倒装微型LED10的发光结构体1的密度大于支撑结构体2的密度,可以使得悬浮液中在落在背板7上的球形倒装微型LED10带电极的发光结构体1朝下,当悬浮液沿着水平方向缓慢流动时,使设置有第一电极3和第二电极4的发光结构体1所形成的半球体结构准确落入背板7的装载阱701中。巨量转移完成后,背板7和球形倒装微型LED10的结构如图23所示,
对应地,本发明还一种微型LED显示面板的转移方法,包括以下步骤:
首先,将多个球形倒装微型LED放置于悬浮液中;悬浮液中的球形倒装微型LED由于发光结构体1的密度大于支撑结构体2的密度,因此第一电极3和第二电极4所在的发光结构体1会朝下。
其次,在悬浮液中放入背板7,并使得球形倒装微型LED漂浮于所述背板7上方;其中,所述背板7上设置有多个装载阱701,多个所述装载阱701形成装载阱701阵列;所述装载阱701内设置有磁性金属垫片,所述第二电极4为磁性导电材料,所述第二电极4的磁性和设置于所述装载阱701中的磁性金属垫片的磁性相反。
再次,通过第二电极4和磁性金属垫片之间的磁力将球形倒装微型LED吸附于所述装载阱701内,形成微型LED阵列,完成转移。
需要说明的是,上述仅仅是将球形倒装微型LED转移到背板7上的过程,并未包括封装过程。需要再进一步进行封装,才能形成一整块的微型LED显示面板。
将大量的球形倒装微型LED放于悬浮液中,并使得第一电极3和第二电极4所在的发光结构体1会朝下;背板7上设置有磁性金属垫片,磁性金属垫片具有与所述第二电极4相反的磁性,通过磁力的作用将球形倒装微型LED吸附于装载阱701内,从而使球形倒装微型LED精确地对位到背板7的装载阱701中。磁性金属垫片的实现方式有两种,一是采用磁性材料作为磁性金属垫片,直接存在磁力;二是利用电磁感应,上电后产生磁力。在悬浮液流动时,通过磁性电极的吸附使第二电极4和第二金属垫相互吸附,完成巨量转移。
综上所述,本发明提供了一种球形倒装微型LED、一种球形倒装微型LED的制作方法、以及一种显示面板,其中,球形倒装微型LED包括发光结构体1、支撑结构体2、第一电极3和第二电极4和绝缘保护层5,所述支撑结构体2为透明结构;所述第一电极3和所述第二电极4与分别与所述发光结构体1电连接;所述绝缘保护层5覆盖于所述发光结构体1和/或所述支撑结构体2的表面,所述发光结构体1、所述支撑结构体2和所述绝缘保护层5组成球体结构。与现有技术相比,本技术方案的有益效果是:除了设置有发光结构体1外,还设置有透明的支撑结构体2,通过发光结构体1、支撑结构体2和绝缘保护层5形成设定尺寸球形结构,同时保证球形倒装微型LED的正常发光。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种球形倒装微型LED,其特征在于,包括:
发光结构体;
支撑结构体,所述支撑结构体为透明结构;
其中,所述发光结构体的密度大于所述支撑结构体的密度;
所述支撑结构体通过蚀刻工艺制成,所述支撑结构体为半球体结构;
所述发光结构体通过蚀刻工艺制成,发光结构体为半球体结构;
第一电极和第二电极,所述第一电极和所述第二电极与分别与所述发光结构体电连接;
绝缘保护层,所述绝缘保护层覆盖于所述发光结构体,所述发光结构体、所述支撑结构体和所述绝缘保护层组成球体结构。
2.根据权利要求1所述的一种球形倒装微型LED,其特征在于:所述发光结构体包括第一半导体层、发光层和第二半导体层,所述发光层位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间;
所述第一电极与所述第一半导体层电连接,所述第二电极与所述第二半导体层电连接。
3.根据权利要求2所述的一种球形倒装微型LED,其特征在于:所述发光结构体还包括ITO电流扩展层,所述ITO电流扩展层设置于所述第二半导体层和所述支撑结构体之间;
所述第一电极与所述第一半导体层电连接,所述第二电极通过所述ITO电流扩展层与所述第二半导体层电连接。
4.根据权利要求3所述的一种球形倒装微型LED,其特征在于:所述第一半导体层、所述发光层、所述第二半导体层和所述ITO电流扩展层形成半球体结构,所述支撑结构体为半球体结构;
所述第一半导体层、所述发光层和所述第二半导体层上贯穿设置有电极容纳通孔,所述电极容纳通孔垂直于所述第一半导体层、所述发光层和所述第二半导体层;所述第二电极设置于所述电极容纳通孔内,所述第二电极的一端与所述ITO电流扩展层电连接,所述第二电极的另一端露出于所述发光结构体所形成的半球体结构的表面以外;
所述绝缘保护层覆盖于所述第一半导体层、所述发光层、所述第二半导体层和所述ITO电流扩展层的外侧表面,所述绝缘保护层还覆盖于所述电极容纳通孔的内侧表面;
所述绝缘保护层上开设有电极容纳窗口,所述第一电极设置于所述电极容纳窗口内,所述第一电极的一端与所述第一半导体层电连接,所述第一电极的另一端露出于所述发光结构体所形成的半球体结构的表面以外。
5.根据权利要求4所述的一种球形倒装微型LED,其特征在于:所述第一电极露出于半球体结构的表面的一端和所述第二电极露出于半球体结构的表面的一端上设置有热熔导电材料。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种球形倒装微型LED,其特征在于:所述第二电极为磁性材料,或者所述第二电极的部分表面涂覆有磁性材料。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种球形倒装微型LED,其特征在于:所述支撑结构体的材料为SiO2或者透明固体树脂。
8.一种球形倒装微型LED的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
在衬底上依次形成发光结构层和支撑结构层;
通过蚀刻工艺,在所述支撑结构层上蚀刻出支撑结构体,所述支撑结构体为半球体结构,所述支撑结构体为透明结构;
上下反转并剥离所述衬底,通过蚀刻工艺,将所述发光结构层蚀刻成半球体结构;
在所述发光结构层所形成的半球体结构上穿孔,得到电极容纳通孔;
沉积得到绝缘保护层,所述绝缘保护层覆盖于所述发光结构层的外侧表面,所述绝缘保护层还覆盖于所述电极容纳通孔的内侧表面;
在所述绝缘保护层上蚀刻出电极容纳窗口;
沉积得到第一电极和第二电极。
9.一种显示面板,其特征在于,包括:
背板,所述背板上设置有第一连接线和第二连接线;
球形倒装微型LED,所述球形倒装微型LED为权利要求1-6任一项所述的球形倒装微型LED,所述球形倒装微型LED的第一电极和第二电极分别与所述第一连接线和所述第二连接线电相连。
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