微型发光二极管芯片、显示基板及其制造方法、显示装置

技术领域

本公开涉及微型发光二极管技术领域，尤其涉及一种微型发光二极管芯片、显示基板及其制造方法、显示装置。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，英文缩写为LED)技术发展了近三十年，其应用范围不断扩展，例如，其可以应用于显示领域，用作显示装置的背光源或用作LED显示屏。随着技术的发展，次毫米发光二极管(Mini Light Emitting Diode，英文缩写为Mini LED)显示技术和微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode，英文缩写为Micro LED)显示技术逐渐成为显示装置的一个热点。LED具有自发光、广视角、快速响应、结构简单、寿命长等优点，而且，Mini LED/Micro LED显示屏可以通过拼接方式实现大尺寸显示，所以，它们具有较好的市场前景。目前，Mini LED/Micro LED显示装置的结构及其制造工艺，是研发人员关注的重要课题之一。

在本部分中公开的以上信息仅用于对本公开的发明构思的背景的理解，因此，以上信息可包含不构成现有技术的信息。

发明内容

为了解决上述问题的至少一个方面，本公开实施例提供一种微型发光二极管芯片、显示基板及其制造方法、显示装置。

在一个方面，提供一种微型发光二极管芯片，所述微型发光二极管芯片包括：基底，所述基底包括相对设置的第一侧和第二侧；设置在所述基底的第一侧的第一接触部和多个第二接触部；以及设置在所述基底的第一侧的多个微型发光二极管，所述多个微型发光二极管位于所述第一接触部和所述第二接触部远离所述基底的一侧，所述微型发光二极管包括第一电极和第二电极，其中，所述多个微型发光二极管间隔设置，所述多个微型发光二极管以及所述多个微型发光二极管彼此之间的间隔的组合在所述基底上的正投影落入所述基底内；以及所述多个微型发光二极管的第一电极均与所述第一接触部电连接，所述多个微型发光二极管的第二电极分别与所述多个第二接触部电连接。

根据一些示例性的实施例，所述微型发光二极管芯片还包括设置在所述基底的第二侧的第一端子和第二端子，所述第一端子接入第一电压信号，所述第二端子接入第二电压信号。

根据一些示例性的实施例，所述微型发光二极管芯片还包括设置在所述基底的第一侧的测试端子，所述测试端子接入用于实施发光测试的测试信号。

根据一些示例性的实施例，所述微型发光二极管芯片还包括设置在所述基底的第二侧的第三端子和第四端子，所述第三端子和所述第四端子分别接入不同的电信号；以及所述第二端子和所述第四端子中的至少一个在所述基底上的正投影与所述测试端子在所述基底上的正投影至少部分重叠。

根据一些示例性的实施例，所述多个微型发光二极管发出的光的颜色彼此不同。

根据一些示例性的实施例，所述多个微型发光二极管发出的光的颜色相同。

根据一些示例性的实施例，至少一个微型发光二极管包括设置在所述基底的第一侧的光转换层，用于将第一波长范围的光转换为第二波长范围的光，其中，所述第一波长范围不同于所述第二波长范围。

根据一些示例性的实施例，所述微型发光二极管芯片还包括挡墙，所述挡墙设置在所述多个微型发光二极管彼此之间的间隔中。

在另一方面，提供一种显示基板，所述显示基板包括：衬底基板；和设置在所述衬底基板上的微型发光二极管芯片，其中，所述微型发光二极管芯片为如上所述的微型发光二极管芯片。

根据一些示例性的实施例，所述显示基板还包括设置在所述衬底基板上的驱动电路，所述微型发光二极管芯片的第一端子、第二端子和第三端子分别与所述驱动电路电连接，所述基底的第二侧面向所述衬底基板，所述基底的第一侧远离所述衬底基板。

在又一方面，提供一种显示装置，所述显示装置包括如上所述的显示基板。

在再一方面，提供一种显示基板的制造方法，所述制造方法包括：提供基底，所述基底包括相对设置的第一侧和第二侧；在所述基底的第一侧形成第一接触部和多个第二接触部；以及通过第一转移工艺将多个微型发光二极管转移至所述基底上，使得所述多个微型发光二极管位于所述第一接触部和所述第二接触部远离所述基底的一侧，其中，所述微型发光二极管包括第一电极和第二电极，其中，所述多个微型发光二极管间隔设置，所述多个微型发光二极管以及所述多个微型发光二极管彼此之间的间隔的组合在所述基底上的正投影落入所述基底内；以及所述多个微型发光二极管的第一电极均与所述第一接触部电连接，所述多个微型发光二极管的第二电极分别与所述多个第二接触部电连接。

根据一些示例性的实施例，所述制造方法还包括：通过第二转移工艺将承载有所述多个微型发光二极管的微型发光二极管芯片转移至衬底基板上，其中，第二转移工艺的精度小于第一转移工艺的精度。

根据一些示例性的实施例，所述制造方法还包括：接入测试信号，对承载有所述多个微型发光二极管的微型发光二极管芯片进行发光测试。

附图说明

通过下文中参照附图对本公开所作的描述，本公开的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本公开有全面的理解。

图1是根据本公开的一些示例性实施例的微型发光二极管芯片的平面示意图；

图2是根据本公开的一些示例性实施例的微型发光二极管芯片的截面示意图；

图3是根据本公开的一些示例性实施例的微型发光二极管芯片的平面示意图；

图4是根据本公开的一些示例性实施例的微型发光二极管芯片的截面示意图；

图5A和图5B分别是根据本公开的一些示例性实施例的显示基板的截面示意图；

图6是根据本公开的一些示例性实施例的显示基板的制造方法的流程图；

图7A、图7B、图8、图9和图10分别是根据本公开的一些示例性实施例的显示基板的制造方法的主要步骤被执行后形成的结构的示意图；

图11是根据本公开的一些示例性实施例的驱动电路的示意图；以及

图12是根据本公开的一些示例性实施例的显示装置的示意图。

需要注意的是，为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层、结构或区域的尺寸可能被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。

具体实施方式

在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对各种示例性实施例的全面的理解。然而，明显的是，在不具有这些具体细节或者具有一个或多个等同布置的情况下，可以实施各种示例性实施例。在其它情况下，以框图形式示出了公知的结构和装置，以避免使各种示例性实施例不必要地模糊。此外，各种示例性实施例可以是不同的，但不必是排他的。例如，在不脱离发明构思的情况下，可以在另一示例性实施例中使用或实施示例性实施例的具体形状、配置和特性。

在附图中，为了清楚和/或描述的目的，可以放大元件的尺寸和相对尺寸。如此，各个元件的尺寸和相对尺寸不必限于图中所示的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以与描述的顺序不同地执行具体的工艺顺序。例如，可以基本上同时执行或者以与描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的元件。

当元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，所述元件可以直接在所述另一元件上、直接连接到所述另一元件或直接结合到所述另一元件，或者可以存在中间元件。然而，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他术语和/或表述应当以类似的方式解释，例如，“在……之间”对“直接在……之间”、“相邻”对“直接相邻”或“在……上”对“直接在……上”等。此外，术语“连接”可指的是物理连接、电连接、通信连接和/或流体连接。此外，X轴、Y轴和Z轴不限于直角坐标系的三个轴，并且可以以更广泛的含义解释。例如，X轴、Y轴和Z轴可彼此垂直，或者可代表彼此不垂直的不同方向。出于本公开的目的，“X、Y和Z中的至少一个”和“从由X、Y和Z构成的组中选择的至少一个”可以被解释为仅X、仅Y、仅Z、或者诸如XYZ、XYY、YZ和ZZ的X、Y和Z中的两个或更多个的任何组合。如文中所使用的，术语“和/或”包括所列相关项中的一个或多个的任何组合和所有组合。

应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二等来描述不同的元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件与另一个元件区分开来。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被命名为第二元件，类似地，第二元件可以被命名为第一元件。

在本文中，无机发光二极管是指利用无机材料制成的发光元件，其中，LED表示有别于OLED的无机发光元件。具体地，无机发光元件可以包括次毫米发光二极管(Mini LightEmitting Diode，英文缩写为Mini LED)和微发光二极管(Micro Light Emitting Diode，英文缩写为Micro LED)。其中，微发光二极管(即Micro LED)指的是晶粒尺寸在100微米以下的超小型发光二极管，次毫米发光二极管(即Mini LED)是指晶粒尺寸在Micro LED与传统LED之间的小型发光二极管，例如，Mini LED的晶粒尺寸可以在100～300微米之间，MicroLED的晶粒尺寸可以在10～100微米之间。

在本文中，表述“微型发光二极管”包括尺寸在300微米以下的发光二极管，它包括上述的次毫米发光二极管(Mini LED)和微发光二极管(Micro LED)。

在本文中，表述“端子”表示芯片与外部引线、走线、电极等电连接的部分，包括但不限于，芯片的pad。

在本文中，除非另有特别说明，表述“微型芯片”、“微芯片”等表示尺寸相对较小的芯片，例如，未封装的微米级芯片。

在本文中，除非另有特别说明，表述“规则形状”表示规则图形，包括但不限于，矩形、圆角矩形、菱形、正方形、六边形、八边形、圆形、椭圆形、矩形、三角形等。

本公开的一些示例性实施例提供了一种微型发光二极管芯片、显示基板及其制造方法、显示装置。例如，本公开的一些实施例提供了一种微型发光二极管芯片，包括：基底，包括相对设置的第一侧和第二侧；设置在所述基底的第一侧的第一接触部和多个第二接触部；以及设置在所述基底的第一侧的多个微型发光二极管，所述多个微型发光二极管位于所述第一接触部和所述第二接触部远离所述基底的一侧，所述微型发光二极管包括第一电极和第二电极。所述多个微型发光二极管间隔设置，所述多个微型发光二极管以及所述多个微型发光二极管彼此之间的间隔的组合在所述基底上的正投影落入所述基底内；以及所述多个微型发光二极管的第一电极均与所述第一接触部电连接，所述多个微型发光二极管的第二电极分别与所述多个第二接触部电连接。

图1是根据本公开的一些示例性实施例的微型发光二极管芯片的平面示意图，图2是根据本公开的一些示例性实施例的微型发光二极管芯片的截面示意图。结合参照图1和图2，所述微型发光二极管芯片100可以包括：基底1，所述基底1包括相对设置的第一侧11和第二侧12；设置在所述基底的第一侧11的第一接触部2和多个第二接触部3；以及设置在所述基底的第一侧11的多个微型发光二极管4，所述多个微型发光二极管4位于所述第一接触部2和所述第二接触部3远离所述基底的一侧，所述微型发光二极管4包括第一电极41和第二电极42。在本公开的实施例中，通过将多个微型发光二极管与Mini IC集成，有利于解决Micro LED中巨量转移和EL测试的两大难点。

如图1和图2所示，所述多个微型发光二极管4间隔设置，所述多个微型发光二极管4以及所述多个微型发光二极管彼此之间的间隔4S的组合在所述基底上的正投影落入所述基底内。这样，所述微型发光二极管4可以为Micro LED，所述基底1的尺寸级别可以为与mini LED的尺寸级别相同，例如，所述基底1可以为mini IC的基底，从而可以利用Mini LED的芯片转移工艺来实现Micro LED的转移。

需要说明的是，在本文中，表述“mini IC”表示与mini LED的尺寸级别相当的芯片，例如，该芯片的基底的尺寸在100～300微米之间。

在本公开的实施例中，所述多个微型发光二极管4的第一电极41均与所述第一接触部2电连接，所述多个微型发光二极管4的第二电极42分别与所述多个第二接触部3电连接。

例如，所述第一电极41可以为阳极，所述第二电极42可以为阴极，即所述多个微型发光二极管4可以共用一个阳极pad。可选地，本公开的实施例不局限于此，在其他实施例中，所述第一电极41可以为阴极，所述第二电极42可以为阳极，即所述多个微型发光二极管4可以共用一个阴极pad。

图7A和图7B分别是根据本公开的实施例的微型发光二极管芯片包括的mini IC的第一侧和第二侧的平面示意图。结合参照图1、图2、图7A和图7B，所述微型发光二极管芯片100还包括设置在所述基底的第二侧12的第一端子51和第二端子52，所述第一端子51接入第一电压信号，所述第二端子52接入第二电压信号。例如，第一端子51可以接入VCC或VDD电压信号，第二端子52可以接入VSS电压信号。

所述微型发光二极管芯片100还包括设置在所述基底的第一侧11的测试端子6，所述测试端子6接入用于实施发光测试的测试信号。例如，所述测试端子6的数量可以为2个。

例如，所述微型发光二极管芯片100还包括设置在所述基底的第二侧12的第三端子53和第四端子54，所述第三端子53和所述第四端子54分别接入不同的电信号。例如，第三端子53可以接入数据信号，第四端子54可以接入测试信号。

例如，所述第二端子52和所述第四端子54中的至少一个在所述基底1上的正投影与所述测试端子6在所述基底1上的正投影至少部分重叠。

在一些实施例中，所述多个微型发光二极管4发出的光的颜色彼此不同。例如，所述微型发光二极管芯片100可以包括3个微型发光二极管4，所述3个微型发光二极管4分别发出红光、绿光和蓝光。

图3是根据本公开的一些示例性实施例的微型发光二极管芯片的平面示意图，图4是根据本公开的一些示例性实施例的微型发光二极管芯片的截面示意图。下面，将主要描述图3-图4所示的实施例相对于上面的描述的不同之处，其他结构可以参照上面的描述。

结合参照图3和图4，至少一个微型发光二极管4可以包括设置在所述基底的第一侧11的光转换层7，用于将第一波长范围的光转换为第二波长范围的光，其中，所述第一波长范围不同于所述第二波长范围。

例如，光转换层7可以包括量子点(QD)。在图示的实施例中，光转换层7可以设置在微型发光二极管4远离基底1的一侧。

在本公开的一些实施例中，光转换层7可以包括光学胶和荧光粒子(例如荧光粉或量子点)。荧光粉可以为红色荧光粉、绿色荧光粉和蓝色荧光粉的组合，或者红色荧光粉和绿色荧光粉的组合；或者黄色荧光粉。例如，荧光粉的材料可以包括铝酸盐系列的荧光粉、硅酸盐系列的荧光粉、氟化物系列的荧光粉或者氮氧化物系列的荧光粉。例如，量子点可以包括受蓝光激发后发出红光的红光量子点和/或受蓝光激发后发出绿光的绿光量子点。荧光粉和/或量子点可以掺杂(例如均匀分布)于光学胶中，以形成光转换层7。

例如，微型发光二极管4可以为发出蓝光的微型发光二极管，光转换层7可以包括光学胶、受蓝光激发后发出红光的红光量子点和受蓝光激发后发出绿光的绿光量子点。

发明人经研究发现，现有的生长微型发光二极管的工艺制造出来的不同颜色的微型发光二极管的光效不一样，蓝色微型发光二极管的光效可以达到40％，绿色微型发光二极管的光效可以达到20-30％，红色微型发光二极管的光效仅为10％，这样，在采用三色(R/G/B)微型发光二极管的显示面板中，会出现光效低以及发光不均匀的问题。在根据本公开实施例的显示面板中，采用单色(例如蓝色)微型发光二极管+量子点的结构，可以充分利用蓝色微型发光二极管的光效高的优点，提高发光二极管芯片的整体光效。

另外，在本公开的实施例中，可以通过调节量子点的粒径大小，使得光转换层7可以发出其它颜色的光。例如，可以通过调节量子点的粒径大小，使得光转换层7发出黄光(Y)。这样，可以通过调节量子点的粒径大小，容易地实现多种颜色(例如R/G/B/Y)，以实现RGB/RGBY等多种颜色组合，从而可以提高显示色域。

例如，所述多个微型发光二极管4发出的光的颜色相同，例如，均为蓝色。

参照图1至图4，所述微型发光二极管芯片100还包括挡墙8，所述挡墙8设置在所述多个微型发光二极管4彼此之间的间隔4S中。

图5A和图5B分别是根据本公开的一些示例性实施例的显示基板的截面示意图。结合参照图1至图5B，所述显示基板可以包括：衬底基板10；和设置在所述衬底基板10上的微型发光二极管芯片100。

例如，所述基底的第二侧12面向所述衬底基板10，所述基底的第一侧11远离所述衬底基板10。

例如，所述显示基板还可以包括设置在所述衬底基板10上的驱动电路200，所述微型发光二极管芯片的第一端子51、第二端子52和第三端子53分别与所述驱动电路200电连接。

图11是根据本公开的一些示例性实施例的驱动电路200的示意图。例如，如图11所示，所述驱动电路200可以包括第一晶体管T1、第二晶体管T2以及电容C，其中，第一晶体管的第一端连接源极驱动信号端(即数据信号)Data，控制端连接栅极驱动信号端Gate，第二端连接第二晶体管T2的控制端；第二晶体管T2的第一端连接第一电源信号端(即第一电压信号)VDD，第二端连接发光二极管LED，电容C连接于第一晶体管的第二端与第二晶体管的第二端之间。

图6是根据本公开的一些示例性实施例的显示基板的制造方法的流程图。图7A、图7B、图8、图9和图10分别是根据本公开的一些示例性实施例的显示基板的制造方法的主要步骤被执行后形成的结构的示意图。

在步骤S601中，提供基底，所述基底包括相对设置的第一侧和第二侧。

在步骤S602中，在所述基底的第一侧形成第一接触部和多个第二接触部。

在步骤S603中，通过第一转移工艺将多个微型发光二极管转移至所述基底上，使得所述多个微型发光二极管位于所述第一接触部和所述第二接触部远离所述基底的一侧，其中，所述微型发光二极管包括第一电极和第二电极。

例如，所述多个微型发光二极管间隔设置，所述多个微型发光二极管以及所述多个微型发光二极管彼此之间的间隔的组合在所述基底上的正投影落入所述基底内；以及所述多个微型发光二极管的第一电极均与所述第一接触部电连接，所述多个微型发光二极管的第二电极分别与所述多个第二接触部电连接。

例如，所述第一转移工艺可以是晶圆级的转移工艺，该第一转移工艺涉及硅基上的转移。硅基上的转移工艺较为成熟，相对于直接将微发光二极管转移到玻璃基板上，通过硅基上的转移工艺，可以降低工艺难度。

在一些实施例中，所述制造方法还包括步骤S604和步骤S605。例如，在步骤S604中，接入测试信号，对承载有所述多个微型发光二极管的微型发光二极管芯片进行发光测试。在步骤S605中，通过第二转移工艺将承载有所述多个微型发光二极管的微型发光二极管芯片转移至衬底基板上，其中，第二转移工艺的精度小于第一转移工艺的精度。

在本公开的实施例中，将多个微型发光二极管集成于mini IC上，mini IC的尺寸比单个微型发光二极管的尺寸大，可以进步一降低将mini IC转移到玻璃基板上的工艺难度。

例如，在步骤S602中，参照图7A和图7B，可以在基底1的第一侧11上形成第一接触部2、多个第二接触部3和测试端子6；在第二侧12上形成第一端子51、第二端子52、第三端子53和第四端子54。例如，可以通过TSV(即硅通孔)技术，将第一侧11的Pad(第一接触部2、多个第二接触部3和测试端子6)引到第二侧12，以有利于Mini IC与背板上驱动电路的电连接。

例如，在步骤S603中，参照图8，可以利用Wafer级别的巨量转移工艺(即第一转移工艺)进行微型发光二极管的巨量转移，将多个微型发光二极管4绑定在Mini IC的正面(即第一侧11)上，得到承载有多个微型发光二极管4的基底1。

例如，在步骤S604中，可以同时检测Mini IC及多个微型发光二极管4，可以实现Mini IC及多个微型发光二极管4的EL检测。参照图8，以两探针400a、400b分别接触两个测试端子6。虽然本实施例是以两探针分别接触两个测试端子6，但本公开的实施例不以此为限。在其他实施例中，探针的数量可以随着测试端子6的数量而改变。举例来说，可以藉由3个以上的探针同时测试3个以上的测试端子6。藉由探针400a、400b分别对微型发光二极管4施加电压，以检测微型发光二极管4是否正常发光。通过这样的方式，可以方便地实现针对发光二极管的EL测试(即发光测试)。

例如，在步骤S605中，可以利用Mini LED芯片针刺式或P&P打件技术，将承载有所述多个微型发光二极管的Mini IC芯片放在蓝膜上，使用Mini LED的芯片转移工艺(即第二转移工艺)，将其转移到衬底基板上，实现全彩化。例如，所述第二转移工艺的精度小于所述第一转移工艺的精度。

在本公开的实施例中，利用转移Mini元件的方式，实现Micro级别的巨量转移，将Micro LED巨量转移工艺简化，且适用于当前已有产线。

例如，巨量转移工艺可以基于精准抓取(Fine Pick/Place)、选择性释放(Selective Release)、自组装(Self-Assembly)、转印(Roll Printing)等技术，再例如，精准抓取技术可以利用静电力、凡德瓦力或磁力实现精准抓取和放置微型发光二极管。

例如，所述制造方法还可以包括制作挡墙，以防止RGB三色串色，降低产品色域。例如，待光转换层7制作完成后，可以在表面封装一层氮化硅的致密层做为水氧阻隔层，隔离水分和氧气对量子点的影响。最终，以面光源出射的蓝光在分别经过红色量子点材料及绿色量子点材料后转化为红光及绿光，跟蓝色芯片经由散色粒子颜色不变的蓝光，共同形成RGB三色全彩化显示。

需要说明的是，上述制造方法的一些步骤可以单独执行或组合执行，以及可以并行执行或顺序执行，并不局限于图中所示的具体操作顺序。

此外，本公开的实施例还提供一种显示装置，包括上述实施例所提供的显示面板。如图12所示，其示出了根据本公开实施例的显示装置的平面图，显示装置1100可以包括以上任一项所述的显示面板。例如，所述显示装置可以是例如智能手机、可穿戴式智能手表、智能眼镜、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、车载显示器、电子书等任何具有显示功能的产品或部件。

应该理解，本公开的实施例提供了一种微型发光二极管芯片、显示基板及其制造方法、显示装置，其可以实现下列效果中的至少一个：

(1)有利于降低巨量转移的难度；

(2)可以对整个元件的进行EL检测，可同时分选微型发光二极管和驱动芯片；

(3)可以控制微型发光二极管芯片之间的间距，有利于提高PPI；

(4)可以进行辅助二次光学设计，有利于实现全彩化。

如这里所使用的，术语“基本上”、“大约”、“近似”和其它类似的术语用作近似的术语而不是用作程度的术语，并且它们意图解释将由本领域普通技术人员认识到的测量值或计算值的固有偏差。考虑到工艺波动、测量问题和与特定量的测量有关的误差(即，测量系统的局限性)等因素，如这里所使用的“大约”或“近似”包括所陈述的值，并表示对于本领域普通技术人员所确定的特定值在可接受的偏差范围内。例如，“大约”可以表示在一个或更多个标准偏差内，或者在所陈述的值的±10％或±5％内。

虽然根据本公开的总体发明构思的一些实施例已被图示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不远离本公开的总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。