微发光二极管芯片巨量转移方法及系统

技术领域

本发明涉及微发光二极管巨量转移技术领域，尤其涉及一种微发光二极管芯片巨量转移方法及系统。

背景技术

Micro-LED(微发光二极管)显示技术业界目前瓶颈主要在于芯片制作，巨量转移，全彩化显示等。而在巨量转移技术上，现在业内主流为利用静电/磁力/真空吸附，凡得瓦力印刷，胶材粘合力，流体装配等技术，进行大量芯片转移。其中凡得瓦力应用较多，凡得瓦力印刷技术是利用PDMS(聚二甲基硅氧烷)材质为介质制作凸块，因PDMS产生的微粘性进行选择性转移，但该种材质工艺平整性要求极高，转移头制作大小受工艺影响具有限制，因此一次转移数量有限。

因此，如何提供工艺简单，一次转移数量不受限的巨量转移方法是亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种微发光二极管芯片巨量转移方法及系统，旨在解决如何提供工艺简单，一次转移数量不受限的巨量转移方法的问题。

一种微发光二极管芯片巨量转移方法，包括：在延伸层上形成多个微发光二极管芯片，将所述延伸层之背向所述微发光二极管芯片的表面贴合至第二基板；在所述第二基板上形成多条缝隙，每条所述缝隙与相邻的两个所述微发光二极管芯片之间的间隔对应；挤压所述延伸层，以使所述延伸层变形并延伸至所述缝隙内；拉伸所述延伸层；将多个所述微发光二极管芯片转移至背板。

通过在第二基板上形成缝隙，通过挤压、拉伸延伸层进行扩晶，工艺简单，由于第二基板和延伸层的尺寸无限制，可一次性转移大量的微发光二极管芯片，转移数量不受限。

可选的，在所述第二基板上形成多条缝隙，包括：在所述第二基板之背向所述延伸层的一侧设掩膜版，所述掩膜版设有多个透光区域；使用光线照射所述掩膜版，光线透过所述透光区域照射到所述第二基板上，并使所述第二基板发生反应形成所述缝隙。使用光线透过掩膜版的透光区域照射到第二基板上，使得第二基板发生反应而分解形成缝隙，工艺简单。由于透光区域的尺寸可以做的很小，使得形成的缝隙的尺寸也可很小，可以应用于微发光二极管芯片排布密集时的转移。

可选的，所述第二基板的材质为感光树脂，可与光线发生反应，便于构造所需的形状。

可选的，挤压所述延伸层，以使所述延伸层变形并延伸至所述缝隙内，包括：提供下压头，所述下压头包括第三基板和一端连接在所述第三基板上的多个压块，多个所述压块间隔设置；将多个所述压块自多个所述微发光二极管芯片之间的间隔伸入，多个所述压块挤压所述延伸层，以使所述延伸层变形并分别延伸至对应的所述缝隙内。下压头挤压的方式进行扩晶，工艺简单。

可选的，在垂直于所述第二基板的板面的方向上，所述压块的尺寸为第一高度，所述延伸层和所述微发光二极管芯片的总尺寸为第二高度，所述第二基板、所述延伸层和所述微发光二极管芯片的总尺寸为第三高度，所述第二高度小于所述第一高度，所述第一高度小于等于所述第三高度。满足此条件时，压块能穿过多个微发光二极管芯片之间的第一间隔并伸入到第二基板的缝隙内，且压块也不会因尺寸过大而超出第二基板之背向微发光二极管芯片的一侧表面，从而能够使得延伸层产生合适的变形。

可选的，所述压块的厚度为第一厚度，相邻两个所述微发光二极管芯片的间隔距离为第一宽度，所述缝隙的宽度为第二宽度，所述第一宽度大于等于所述第二宽度，所述第二宽度大于所述第一厚度。满足此条件，压块能穿过多个微发光二极管芯片之间的第一间隔，压块伸入缝隙内时，压块与缝隙的两个侧壁之间也有空隙，该空隙用于容置延伸层的变形延伸的部分结构。

可选的，相邻两个所述压块的间隔距离为第三宽度，所述微发光二极管芯片的厚度为第二厚度，所述第三宽度大于等于所述第二厚度。满足此条件，压块能与微发光二极管芯片保持合理距离，避免压块磕碰微发光二极管芯片而导致损坏。

可选的，将所述延伸层之背向所述微发光二极管芯片的表面贴合至第二基板，还包括：将所述延伸层的四周通过方环固定在所述第二基板上。以便于后续的延伸层的中部区域的延伸而实现扩晶。

可选的，多个所述微发光二极管芯片包括多个红光芯片、多个绿光芯片和多个蓝光芯片；将多个所述微发光二极管芯片转移至背板之前，还包括：依次将所述延伸层上的多个所述红光芯片、多个所述绿光芯片和多个所述蓝光芯片转移至第四基板，多个所述红光芯片、多个所述绿光芯片和多个所述蓝光芯片在所述第四基板上阵列排布；将所述第四基板上的多个所述红光芯片、多个所述绿光芯片和多个所述蓝光芯片转移至所述背板，以用于形成最终的彩色显示面板。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种微发光二极管芯片巨量转移系统，所述巨量转移系统用于执行前述的巨量转移方法的各种实施方式中任一项所述的微发光二极管芯片巨量转移方法。

通过在第二基板上形成缝隙，通过挤压延伸层进行扩晶，工艺简单，由于第二基板和延伸层的尺寸无限制，可一次性转移大量的微发光二极管芯片，转移数量不受限。

可选的，所述巨量转移系统包括掩膜版、光源和下压头，所述掩膜版用于设置在第二基板之背向延伸层的一侧，所述掩膜版设有多个透光区域，所述光源用于发出光线以照射所述掩膜版，光线透过所述透光区域照射到所述第二基板上，并使所述第二基板发生反应形成缝隙，所述下压头用于挤压所述延伸层，以使所述延伸层变形并延伸至所述缝隙内。使用光线透过掩膜版的透光区域照射到第二基板上，使得第二基板发生反应而分解形成缝隙，工艺简单。由于透光区域的尺寸可以做的很小，使得形成的缝隙的尺寸也可很小，可以应用于微发光二极管芯片排布密集时的转移。下压头挤压的方式进行扩晶，工艺简单。

附图说明

图1为一种实施例的微发光二极管芯片巨量转移方法的流程图；

图2为图1的其中一个流程中的结构示意图；

图3为图1的其中一个流程中的结构示意图；

图4为图1的其中一个流程中的结构示意图；

图5为图1的其中一个流程中的结构示意图；

图6为图1的其中一个流程中的结构示意图；

图7为图1的其中一个流程中的结构示意图；

图8为图1的其中一个流程中的结构示意图。

附图标记说明：

10-第二基板，101-缝隙；

20-延伸层，21-第一部分；

30-微发光二极管芯片，301-第一间隔；

40-第一基板；

50-掩膜版，501-透光区域；

60-下压头，61-驱动轴，62-第三基板，63-压块；

H1-第一厚度，H2-第二厚度，H3-第三厚度；

T1-第一厚度，T2-第二厚度；

W1-第一宽度，W2-第二宽度，W3-第三宽度，W4-第四宽度。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

现在业内主流为利用静电/磁力/真空吸附，凡得瓦力印刷，胶材粘合力，流体装配等技术，进行大量芯片转移。其中凡得瓦力应用较多，凡得瓦力印刷技术是利用PDMS(聚二甲基硅氧烷)材质为介质制作凸块，因PDMS产生的微粘性进行选择性转移，但该种材质工艺平整性要求极高，转移头制作大小受工艺影响具有限制，因此一次转移数量有限。

基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

请参考图1，本申请实施例提供一种微发光二极管芯片巨量转移方法，包括S10-S50，以下进行详细说明。

请参考图1至图3，本申请实施例的S10：在延伸层20上形成多个微发光二极管芯片30，将延伸层20之背向微发光二极管芯片30的表面贴合至第二基板10。

本实施例中，第二基板10的材质为感光树脂，例如为聚烯烃复合材料或含有叠氮醌类化合物的材料，可与光线发生反应，便于构造所需的形状。

本实施例中，延伸层20自身具有粘性，将多个微发光二极管芯片30贴合到延伸层20上时，可利用延伸层20自身的粘合力将多个微发光二极管芯片30连接固定，无需增加粘合层等结构，可简化工艺。其中，微发光二极管芯片30的P电极&N电极与延伸层20连接。延伸层20还有良好的延展性能，用于后续的扩晶。具体的，延伸层20可为蓝膜。

本实施例中，请参考图2，在延伸层20上形成多个微发光二极管30时，还包括：提供第一基板40，其中，第一基板40为蓝宝石衬底。

在第一基板40上形成间隔排布的多个微发光二极管芯片30，相邻的两个微发光二极管芯片30的间隔为第一间隔301。在第一基板40上形成多个微发光二极管芯片30的方法可参考现有技术，此处不再赘述。形成微发光二极管芯片30时，微发光二极管芯片30的磊晶与第一基板40连接，微发光二极管芯片30的P电极&N电极设置在背向第一基板40的一侧。

其中，形成多个微发光二极管芯片30时，可使得多个微发光二极管芯片30呈等间距排布。第一基板40及形成在第一基板40上的多个微发光二极管芯片30的整体在行业内又叫做晶圆芯片(Chip-on-wafer，CoW)。

请参考图3，该方法还包括：除去第一基板40。

本实施例中，除去第一基板40的工艺为：使用激光除去第一基板40。具体的，采用266nm的激光通过激光剥离(Laser Lift-off，LLO)工艺除去第一基板40，其原理为利用激光能量分解GaN/蓝宝石接口处的GaN缓冲层，从而实现微发光二极管芯片30从蓝宝石衬底分离。激光剥离工艺同时还可除去微发光二极管芯片30上的金属Ga残留。使用激光除去第一基板40的工艺成熟，良率高。

其他实施例中，也可采用其他的工艺除去第一基板40，不做具体限定。

一种实施例中，该方法还包括：将延伸层20的四周通过方环固定在第二基板10上。方环的尺寸和第二基板10的尺寸大致相同，方环将延伸层20的四周固定至第二基板10的四周边沿，以便于后续的延伸层20的中部区域的延伸而实现扩晶。

请参考图1、图3和图4，本申请实施例的S20：在第二基板10上形成多条缝隙101，每条缝隙101与相邻的两个微发光二极管芯片30之间的第一间隔301对应。

本实施例中，由于第二基板10的材质为感光树脂，可与光线发生反应，具体在后续进行说明，故可采用光线照射而形成该多条缝隙101，工艺简单。

具体的方法可以为：在第二基板10之背向延伸层20的一侧设掩膜版50，掩膜版50设有多个透光区域501；使用光线照射掩膜版50，光线透过透光区域501照射到第二基板10上，并使第二基板10发生反应形成缝隙101。

其中，光线可以为激光，掩膜版50的透光区域501的位置与延伸层20上的多个微发光二极管芯片30的第一间隔301对应。光线为互相平行的多束平行光线，光线透过掩膜版50的透光区域501照射到第二基板10上，第二基板10上被光线射的区域发射反应。反应原理为：第二基板10为感光树脂，感光树脂的聚合物具有光分解的特性，感光树脂上光线射的区域发生光分解而被除去，未照射的区域不反应而得以保留，从而形成多个缝隙101而呈镂空状。

请参考图4和图5，掩膜版50的透光区域501呈多个并排且平行设置的条形，通过控制透光区域501的透光程度及光线的强度等，使得第二基板10上形成的多条缝隙101也呈多个并排且平行设置的条形，且多条缝隙101贯穿第二基板10的上下表面(即与延伸层20贴合的表面及其背面)，使得第二基板10形成中部镂空的结构。

使用光线透过掩膜版50的透光区域501照射到第二基板10上，使得第二基板10发生反应而分解形成缝隙101，工艺简单。由于透光区域501的尺寸可以做的很小，使得形成的缝隙101的尺寸也可很小，可以应用于微发光二极管芯片30排布密集时的转移。

请参考图1、图6和图7，本申请实施例的S30：挤压延伸层20，以使延伸层20变形并延伸至缝隙101内。

前文已述，延伸层20具有粘性及延展性，延伸层20可被挤压而进入缝隙101，且延伸层20的变形是不可逆的。

从相邻的两个微发光二极管芯片30之间的第一间隔301伸入挤压延伸层20，使得相邻的两个微发光二极管芯片30之间的延伸层20区域被挤压，与微发光二极管芯片30连接的延伸层20未被挤压，被挤压的第一部分21变形，未被挤压的部分不变形，不会因变形而导致延伸层20和微发光二极管芯片30之间的粘合失效，从而能保持多个微发光二极管芯片30和延伸层20的连接稳定性。应当理解，挤压延伸层20产生变形时，并不是将延伸层20剪切，而是将延伸层20的第一部分21挤压到缝隙101内，未被挤压的部分和被挤压到缝隙101内的第一部分21相连接并沿着缝隙101的侧壁延展。挤压的方式进行扩晶，工艺简单。

其中，还方法还包括：提供下压头60，下压头60包括第三基板62和一端连接在第三基板62上的多个压块63，多个压块63间隔设置；

将多个压块63自多个微发光二极管芯片30之间的第一间隔301伸入，多个压块63挤压延伸层20，以使延伸层20变形并分别延伸至对应的缝隙101内。

第三基板62作为支撑基础或连接基础，多个压块63连接固定在第三基板62上。为了便于驱动第三基板62移动，还可在第三基板62之背向多个压块63的一侧设驱动轴61，驱动轴61可与电机等驱动结构连接，用于带动第三基板62移动。多个压块63之间互相平行设置，且多个压块63的延伸平面与第三基板62的板面垂直。由于多个微发光二极管芯片30可等间距间隔设置，故多个压块63之间亦可等间距间隔设置。多个压块63在第二基板10上的正投影与第二基板10上的多个缝隙101的形状对应，即压块63在第二基板10上的正投影亦可为条形。

其中，在垂直于第二基板10的板面的方向上，压块63的尺寸为第一高度H1，延伸层20和微发光二极管芯片30的总尺寸为第二高度H2，第二基板10、延伸层20和微发光二极管芯片30的总尺寸为第三高度H3，第二高度H2小于第一高度H1，第一高度H1小于等于第三高度H3。满足此条件时，压块63能穿过多个微发光二极管芯片30之间的第一间隔301并伸入到第二基板10的缝隙101内，且压块63也不会因尺寸过大而超出第二基板10之背向微发光二极管芯片30的一侧表面，从而能够使得延伸层20产生合适的变形。

其中，压块63的厚度(即在第三基板62的板面上垂直于压块63的板面的方向上的尺寸)为第一厚度T1，相邻两个微发光二极管芯片30的间隔距离为第一宽度W1，缝隙101的宽度为第二宽度W2，第一宽度W1大于等于第二宽度W2，第二宽度W2大于第一厚度T1。满足此条件，压块63能穿过多个微发光二极管芯片30之间的第一间隔301，压块63伸入缝隙101内时，压块63与缝隙101的两个侧壁之间也有空隙，该空隙用于容置延伸层20的变形延伸的部分结构。

其中，相邻两个压块63的间隔距离为第三宽度W3，微发光二极管芯片30的厚度为第二厚度T2，第三宽度W3大于等于第二厚度T2。满足此条件，压块63能与微发光二极管芯片30保持合理距离，避免压块63磕碰微发光二极管芯片30而导致损坏。

请参考图1、图7和图8，本申请实施例的S40：拉伸延伸层20。请参考图6，延伸层20的尺寸未因拉伸而扩大时，相邻两个微发光二极管芯片30之间的第一间隔301距离为第一宽度W1，请参考图8，延伸层20的尺寸拉伸扩大后，相邻两个微发光二极管芯片30之间的第一间隔301距离为第四宽度W4，显然，第四宽度W4大于第一宽度W1。

本实施例中，由于延伸层20被下压头60挤压而变形是不可逆的，移走下压头60后，延伸层20保持被挤压而产生的形变，将延伸层20拉伸展平，相对于未变形的延伸层20，变形后的延伸层20的尺寸由于延展而使得延伸层20的尺寸扩大。此工艺在业内又叫做扩晶。

本实施例中，下压头60挤压延伸层20到位后，将下压头60移走，以便于后续的除去第二基板10和拉伸延伸层20的操作。

本实施例中，还包括：将第二基板10除去，除去第二基板10的方法可以采用激光照射法，参考前述在第二基板10上形成多个缝隙101的描述，其原理相同。当然，也可以采用其他任意可行的方法。

请参考图1和图8，本申请实施例的S50：将多个微发光二极管芯片30转移至背板。

本实施例中，延伸层20扩晶后，多个微发光二极管芯片30在延伸层20上等间距间隔排布，且多个微发光二极管芯片30的第一间隔301与背板上的电极的间隔相同，从而可以将延伸层20上的多个微发光二极管芯片30一一对应的转移到背板上，实现巨量转移。

一种实施例中，请参考图2和图8，多个微发光二极管芯片30包括多个红光芯片、多个绿光芯片和多个蓝光芯片；该方法还包括：

依次将延伸层20上的多个红光芯片、多个绿光芯片和多个蓝光芯片转移至第四基板；多个红光芯片、多个绿光芯片和多个蓝光芯片在第四基板上阵列排布；

将第四基板上的多个红光芯片、多个绿光芯片和多个蓝光芯片转移至背板。

本实施例中，第四基板可采用第二基板10的类似材质和结构。对于彩色显示面板，一个像素区域包括红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片，而在一个延伸层20上完成扩晶的多个微发光二极管芯片30通常只是其中一种芯片，本实施例中，需要在三个延伸层20上分别完成三种芯片(即红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片)的扩晶，再将三个延伸层20上的三种芯片分别转移到第四基板上，红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片依次排列且整体依然呈阵列排布，红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片对应彩色显示面板的一个像素区域，后续再将第四基板上的红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片转移到背板上，完成三种芯片的巨量转移，以用于形成最终的彩色显示面板。

本申请实施例提供的微发光二极管芯片巨量转移方法，通过在第二基板上形成缝隙，通过挤压延伸层进行扩晶，工艺简单，由于第二基板和延伸层的尺寸无限制，可一次性转移大量的微发光二极管芯片，转移数量不受限。

请参考图2至图8，本申请实施例还提供一种微发光二极管芯片巨量转移系统，该巨量转移系统用于执行本申请前述实施例中的微发光二极管芯片巨量转移方法。

本申请实施例提供的微发光二极管芯片巨量转移系统，通过在第二基板上形成缝隙，通过挤压延伸层进行扩晶，工艺简单，由于第二基板和延伸层的尺寸无限制，可一次性转移大量的微发光二极管芯片，转移数量不受限。

一种实施例中，请参考图4、图6和图7，该巨量转移系统包括掩膜版50、光源(图中未示出)和下压头60。掩膜版50用于设置在第二基板10之背向延伸层20的一侧，掩膜版50设有多个透光区域501，光源用于发出光线以照射掩膜版50，光线透过透光区域501照射到第二基板10上，并使第二基板10发生反应形成缝隙101。下压头60用于挤压延伸层20，以使延伸层20变形并延伸至缝隙101内。

本实施例中，掩膜版50和下压头60的具体结构参考前述的说明即可，此处不再赘述。

本实施例中，使用光线透过掩膜版50的透光区域501照射到第二基板10上，使得第二基板10发生反应而分解形成缝隙101，工艺简单。由于透光区域501的尺寸可以做的很小，使得形成的缝隙101的尺寸也可很小，可以应用于微发光二极管芯片30排布密集时的转移。下压头60挤压的方式实现扩晶，工艺简单。

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。