大量转移微型LED的方法和工艺技术

提供了一种形成微型LED器件或显示器的方法。所述方法包括将多个微型LED材料晶片转移到转运基片上。所述方法包括将所述多个微型LED的子组从转运基片转移到显示器背板。所转移的微型LED子组包括来自所述多个微型LED材料晶片中每个晶片的至少一个微型LED。转运基片周界限定的区域大于或等于显示器背板周界限定的区域。显示器所需微型LED总数中的较大百分比在单一步骤中被转移。在来自多个晶片的微型LED材料尚被转运基片支承时蚀刻微型LED材料，由此形成微型LED。

Method and technology of mass transfer micro LED

A method for forming a miniature LED device or display is provided. The method comprises transferring a plurality of micro LED material chips to a transfer substrate. The method comprises transferring a subgroup of the plurality of micro LEDs from a transfer substrate to a display backplane. The transferred micro led subgroup includes at least one micro led from each of the plurality of micro LED material chips. The area defined by the transfer substrate perimeter is greater than or equal to the area defined by the display backplane perimeter. A large percentage of the total number of micro LEDs required for the display is transferred in a single step. The micro LED material is etched when the micro LED material from multiple chips is still supported by the transfer substrate, thereby forming a micro led.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】大量转移微型LED的方法和工艺相关申请的交叉参考本申请根据35U.S.C.§119要求2017年3月16日提交的美国临时申请系列第62/472,121号的优先权，其内容作为本申请的基础并且通过参考完整地结合于此。背景本公开总体涉及微型LED器件制造领域，具体涉及将微型LED大量转移到诸如显示器背板这样的器件上的工艺。一般而言，微型LED材料生长在诸如蓝宝石这样的生长基片上。然后对微型LED材料进行蚀刻，通常是LED材料尚在生长基片上的时候进行，以形成微型LED。为了将微型LED用于各种应用，如显示器应用，要将微型LED转移到显示器背板上。由于蚀刻后微型LED紧密堆积，而在显示器背板上需要分散堆积，所以实践表明，微型LED的高效转移非常困难，尤其是对于大面积显示器而言。概述本公开的一个实施方式涉及形成微型LED显示器的方法。所述方法包括将多个微型LED材料晶片转移到转运基片的第一主表面上。转运基片的第一主表面的周界限定第一区域，每个微型LED材料晶片形成多个微型LED。所述方法包括将所述多个微型LED的子组从转运基片转移到显示器背板的第一主表面上，显示器背板有电触头连接到转移的所述多个微型LED中的每个微型LED。转移的微型LED的子组包括至少一个来自所述多个微型LED材料晶片中每个微型LED材料晶片的微型LED，所述第一区域等于或大于由显示器背板的第一主表面的周界限定的第二区域。本公开的另一实施方式涉及形成LED器件的方法，所述LED器件具有总数为m的微型LED，所述微型LED在选择性导电基片上设置成阵列，并具有平均间距p2。所述方法包括将微型LED的密堆积阵列支承在非导电支承基片的第一主表面上。微型LED的密堆积阵列具有平均间距p1，其中p2≥10p1。所述方法包括移动非导电支承基片，从而将微型LED的密堆积阵列定位成与选择性导电基片的第一主表面相对。在非导电支承基片被定位成使微型LED的密堆积阵列与选择性导电基片的第一主表面相对定位的同时，所述方法包括将一组n个非相邻微型LED从支承基片的密堆积阵列释放到导电基片上，其中n≥0.05m。本公开的另一实施方式涉及微型LED支承装置。所述微型LED支承装置包括玻璃或玻璃陶瓷基板。玻璃或玻璃陶瓷基板包括第一主表面、与第一主表面相反的第二主表面、至少50摩尔％的SiO2、大于200mm的宽度和大于200mm的长度。所述微型LED支承装置包括由至少10个微型LED材料层组成的阵列，该阵列结合到玻璃或玻璃陶瓷基片的第一主表面，并且每个微型LED材料层形成密堆积微型LED阵列。所述密堆积微型LED阵列具有小于或等于100μm的平均间距，每个微型LED具有小于或等于100μm的宽度。玻璃基板支承的微型LED的总数大于1千万。在以下的详细描述中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了对本专利技术的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。附图简述图1是根据示例性实施方式正将微型LED晶片结合到转运基片上的示意图。图2是显示根据示例性实施方式在微型LED材料层结合到转运基片上之后从微型LED材料层释放生长基片的示意图。图3是根据示例性实施方式的转运基片的示意性透视图，该转运基片支承有来自蚀刻之前的多个晶片的微型LED材料层。图4是根据示例性实施方式仍支承在转运基片上的来自多个晶片的微型LED材料的示意性透视图，所述多个晶片已蚀刻成微型LED。图5是根据示例性实施方式的转运基片的示意性平面图，所述转运基片支承有从多个晶片材料蚀刻而来的微型LED。图6是根据示例性实施方式的图5所示转运基片的示意图，所述转运基片与显示器背板相邻定位。图7是根据示例性实施方式的示意图，其中选定的非相邻微型LED从转运基片释放，并结合到显示器背板上。图8是根据示例性实施方式释放选定的非相邻微型LED之后转运基片的示意性平面图。图9是根据示例性实施方式从转运基片接收选定的非相邻微型LED之后显示器背板的示意性平面图。图10是根据示例性实施方式的示意性平面图，其呈现了显示器背板上的间隙群。图11显示了根据示例性实施方式位于转运基片上的经蚀刻微型LED，其具有小间距。图12显示了根据示例性实施方式位于转运基片上的具有大间距的几组微型LED，每组具有三个微型LED。详细描述总体参考附图，呈现和描述了用于形成微型LED显示器背板的系统和方法的各种实施方式。在各种实施方式中，本文所讨论的系统和方法利用较少的步骤将所需的微型LED全部转移到显示器背板上，为微型LED背板提供布居(population)。微型LED一般这样形成：在沉积/生长的微型LED材料受生长基片(例如蓝宝石生长基片)支承的同时，将微型LED蚀刻成高密度阵列，从而形成各个微型LED。经蚀刻的微型LED非常小(例如尺寸小于100μm，有些小至12.5μmx12.5μm或更小)，并且相邻的初始形成状态的微型LED之间的间隔(即间距)也非常小(例如间距小于100μm，小于15μm或更小)。显示器背板上相邻微型LED之间的间隔通常比生长晶片上相邻的初始形成状态的微型LED之间的间隔大许多倍。在大面积微型LED器件或显示器的开发中，将微型LED从蚀刻后的密集态高效地转变为显示器背板上的分散态是主要挑战，因为申请人注意到的大多数现有转移方法需要数百个独立的转移步骤对大尺寸显示器背板进行布居(例如尺寸大于约300mmx300mm或更大的显示器)。如本文所讨论，本文所讨论的系统和方法以较少的转移步骤(例如20个或更少，在具体实施方式中为12个转移步骤，在其他实施方式中为4个转移步骤)完成了背板上的分散布居。如下文将更详细讨论，本文所讨论的高效背板布居系统和方法包括将微型LED材料从大量生长基片转移到大的转运基片上形成阵列(例如平铺)，所述转运基片与显示器背板的尺寸一样大或更大。在来自多个晶片的微型LED材料受转运基片支承的同时，将微型LED材料蚀刻成微型LED阵列。申请人相信，通过在多个晶片的微型LED材料受背板支承的同时立即蚀刻来自多个晶片的微型LED，微型LED在整个转运基片上具有非常小的间距变化(至少相比于微型LED在生长基片上蚀刻并在蚀刻后转移到普通转运基片上)。此工艺设立转运基片来支承微型LED的密堆积阵列，所述转运基片与显示器背板一样大(或潜在更大)。接下来，将大的微型LED支承转运基片与显示器背板对齐，将大量非相邻微型LED从支承基片释放(例如通过激光释放)到显示器背板上。为了在显示器背板上提供分散微型LED布居，将来自转运基片的彼此间隔所需显示器背板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成微型LED显示器的方法，该方法包括：/n将多个微型LED材料晶片转移到转运基片的第一主表面上，其中转运基片的第一主表面的周界限定第一区域，其中由所述微型LED材料晶片中的每个微型LED材料晶片形成多个微型LED；以及/n将所述多个微型LED的子组从转运基片转移到显示器背板的第一主表面，所述显示器背板具有电触头，所述电触头连接到被转移的所述多个微型LED中的每个微型LED，其中所转移的微型LED的子组包括来自所述多个微型LED材料晶片中每个微型LED材料晶片的至少一个微型LED，其中所述第一区域等于或大于所述显示器背板的第一主表面的周界限定的第二区域。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170316 US 62/472,1211.一种形成微型LED显示器的方法，该方法包括：
将多个微型LED材料晶片转移到转运基片的第一主表面上，其中转运基片的第一主表面的周界限定第一区域，其中由所述微型LED材料晶片中的每个微型LED材料晶片形成多个微型LED；以及
将所述多个微型LED的子组从转运基片转移到显示器背板的第一主表面，所述显示器背板具有电触头，所述电触头连接到被转移的所述多个微型LED中的每个微型LED，其中所转移的微型LED的子组包括来自所述多个微型LED材料晶片中每个微型LED材料晶片的至少一个微型LED，其中所述第一区域等于或大于所述显示器背板的第一主表面的周界限定的第二区域。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述转运基片的第一区域大于微型LED材料晶片之一的周界限定的第三区域。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述转运基片的第一区域超过所述第三区域的10倍。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述微型LED的子组从转运基片转移到显示器背板还包括：
移动转运基片，使微型LED定位成与显示器背板的第一主表面相对；以及
在转运基片保持定位成使微型LED与显示器背板的第一主表面相对时，从转运基片释放n个非相邻微型LED到显示器背板的第一主表面上，其中n大于或等于受显示器背板支承的LED总数的5％。


5.根据权利要求1所述的方法，还包括在微型LED材料晶片受转运基片支承时蚀刻所有的微型LED材料晶片，以形成所述多个微型LED。


6.根据权利要求5所述的方法，其中蚀刻包括在微型LED材料晶片受转运基片的第一主表面支承时将光致抗蚀剂涂层施加到所有微型LED材料晶片上并图案化。


7.根据权利要求1所述的方法，其中转运基片是一片玻璃或玻璃陶瓷材料，所述第一区域至少为300cm2。


8.根据权利要求1所述的方法，其中转运基片支承至少10个微型LED晶片。


9.根据权利要求1所述的方法，其中微型LED材料晶片定位在转运基片的第一主表面上，使得垂直取向间隙位于每个微型LED材料晶片与水平相邻的微型LED材料晶片之间，水平取向间隙位于每个微型LED材料晶片与垂直相邻的微型LED材料晶片之间。


10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
将多个非相邻的间隔开的微型LED从第二转运基片转移到所述显示器背板的所述第一主表面上，进入显示器背板上所有垂直列内的区域；
将多个非相邻的间隔开的微型LED从第三转运基片转移到所述显示器背板的所述第一主表面上，进入显示器背板上所有水平行内的区域；
将多个非相邻的间隔开的微型LED从第四转运基片转移到所述显示器背板的所述第一主表面上，进入显示器背板上所有水平行与垂直列之间的交叉点内的区域。


11.根据权利要求10所述的方法，其中在从第二基片或第三基片将所述多个非相邻的间隔开的微型LED转移到显示器背板之前，将来自第四转运基片的所述多个非相邻的间隔开的微型LED转移到所述显示器背板的所述第一主表面，进入交叉点内的区域。


12.一种形成微型LED器件的方法，该方法包括：
将未蚀刻微型LED材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·奥斯雷，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US