LED显示器制备方法及LED显示器与流程

本申请涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种led显示器制备方法及led显示器。

背景技术：

微型发光二极管(microlightemittingdiode，micro-led)不仅具有高效率、高亮度、高可靠度及反应快的特点，还具有结构简易、体积小、节能等优势，逐渐被应用于显示领域。

micro-led技术是一种将led结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化的技术。在现有的micro-led阵列制备工艺上，由于晶格匹配的原因，micro-led颗粒必须先在衬底上通过分子束外延生长出来，再由复杂的微机电系统(microelectromechanicalsystem，mems)静电拾取器件将micro-led颗粒进行巨量矩阵转移至显示背板上。

在基于静电拾取器件的巨量矩阵转移过程中需要采用热辅助技术对micro-led颗粒进行加热，这会影响led的发光效率和使用寿命。

技术实现要素：

本申请的多个方面提供一种led显示器制备方法及led显示器，用以避免巨量矩阵转移，提高micro-led的发光效率。

本申请实施例提供一种led显示器制备方法，包括：

在衬底上生长led单晶层，并在显示背板上形成金属层；

将所述衬底上的led单晶层与所述显示背板上的金属层进行键合；

在键合后，将所述衬底从所述led单晶层上剥离掉；

按照所述led显示器的led阵列结构，对所述led单晶层和所述金属层进行刻蚀，以在所述显示背板上形成led阵列；

在所述led阵列上方覆盖透明或半透明电极层，以形成所述led显示器。

本申请实施例还提供一种led显示器，包括：显示背板、形成于所述显示背板上的led阵列以及覆盖于所述led阵列上方的透明或半透明电极层。

在本申请实施例中，先将衬底上的led单晶层与显示背板上的金属层直接进行键合后，再对led单晶层上的衬底进行剥离，之后在显示背板上对led单晶层和金属层进行刻蚀而形成led阵列。这样，无需经过热辅助技术对衬底上的led颗粒进行高难度的巨量矩阵转移，便可将led颗粒全部转移至显示背板，可提高led的发光效率和使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一实施例提供的一种led显示器制备方法的流程示意图；

图2a为本申请一实施例提供的另一种led显示器制备方法的流程示意图；

图2b-图2h为本申请一实施例提供的led显示器制备方法中各阶段对应的led显示器的结构示意图；

图3a为本申请另一实施例提供的一种led显示器制备方法的流程示意图；

图3b-图3h为本申请另一实施例提供的led显示器制备方法中各阶段对应的led显示器的结构示意图；

图4为本申请又一实施例提供的一种led显示器的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

针对现有led制备工艺中采用热辅助技术将衬底上的led颗粒巨量矩阵转移至显示背板，而严重影响led的发光效率和使用寿命的问题，本申请实施例提供一种解决方案，其基本原理是：先将衬底上的led单晶层与显示背板上的金属层直接进行键合后，再对led单晶层上的衬底进行剥离，之后在显示背板上对led单晶层和金属层进行刻蚀而形成led阵列。这样，无需经过热辅助技术对衬底上的led颗粒进行高难度的巨量矩阵转移，便可将led颗粒全部转移至显示背板，可提高转移成功率，降低转移成本，并可提高led的发光效率和使用寿命。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请一实施例提供的一种led显示器制备方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

101、在衬底上生长led单晶层，并在显示背板上形成金属层。

102、将衬底上的led单晶层与显示背板上的金属层进行键合。

103、在键合后，将衬底从led单晶层上剥离掉。

104、按照led显示器的led阵列结构，对led单晶层和金属层进行刻蚀，以在显示背板上形成led阵列。

105、在led阵列上方覆盖透明或半透明电极层，以形成led显示器。

本实施例中，一方面在衬底上生长led单晶层，另一方面在显示背板上形成金属层。显示背板可以是各种形式的背板，例如薄膜晶体(thinfilmtransistor，tft)背板。可选地，显示背板上的金属层可以是但不限于cr、in或au等金属形成的金属层。

在衬底上生长led单晶层时，考虑到led单晶层的晶格常数，可以选择与led单晶层适配的衬底上生长led单晶层，例如蓝宝石衬底、碳化硅衬底或硅衬底等，这样可防止因衬底与led单晶层的晶格常数不同而在生长界面附近产生应力，进而导致led单晶层产生晶体缺陷。

可选地，可采用分子束外延技术在衬底上生长led单晶层。即将衬底放置在超高真空腔体内，将需要生长的led单晶层所需的单晶物质按元素的不同分别放在喷射炉中。由分别加热到相应温度的各元素喷射出的分子流在衬底上生长出极薄的led单晶层。可根据需求调节喷射炉的开关挡板、温度和控制生长的时间，以生长出不同厚度、不同组份、不同掺杂浓度的led单晶层。

本实施例中，在显示背板形成金属层，可便于通过该金属层与led单晶层进行键合，从而将led单晶层全部转移至显示背板。之后，为了保证led的发光效率，将衬底从led单晶层上剥离掉。在本实施例中，直接将led单晶层与显示背板上的金属层进行键合再将衬底剥离，而不是先将衬底上的led单晶层形成一个个独立的led颗粒，再采用mems静电拾取器件将led颗粒进行巨量矩阵转移至显示背板上，因此键合难度较小，且无需巨量矩阵转移过程中的热辅助技术对led颗粒进行加热，有利于提高led的发光效率和使用寿命。

不同led显示器的形状、图案等要求不同，所以对led阵列的结构具有不同要求。当led显示器的形状、图案等要求确定时，led显示器中led阵列的结构也相应确定。基于此，在将衬底剥离之后，可按照led显示器所需的led阵列结构，对键合后的led单晶层和金属层进行刻蚀形成一个个独立的led单元，每个led单元包含led单晶层刻蚀后形成的led颗粒和与该led颗粒对应键合的金属凸点，其中金属凸点是对金属层进行刻蚀得到的。这样便可在显示背板上形成所需的led阵列，该led阵列包括多个独立的led单元。本实施例中，直接将led单晶层与显示背板上的金属层进行键合并剥离衬底，之后通过刻蚀工艺直接在显示背板上形成led阵列，led阵列中的led颗粒不再是从衬底上转移过来，解决了转移过程对led颗粒造成损伤的问题，提高了led显示器的整体良率。

进一步，在形成led阵列之后，可以在led阵列上方按照所需的led亮度覆盖透明或半透明的电极层。这样，既可对led阵列施加电压，又可通过调整电极整的透明度来达到所需的亮度。

本实施例，先将衬底上的led单晶层与显示背板上的金属层直接进行键合后，再将led单晶层上的衬底剥离，之后在显示背板上对led单晶层和金属层进行刻蚀而形成所需的led阵列。这样，无需经过热辅助转移技术对衬底上的led颗粒进行高难度的巨量矩阵转移，便可将led颗粒全部转移至显示背板，可提高转移成功率，降低转移成本，并可提高led的发光效率和使用寿命。

在上述实施例或下述实施例中，在将衬底从led单晶层上剥离时，可选地，可以选用强激光对衬底进行照射，以将衬底与led单晶层剥离。为了防止剥离时，激光对显示背板造成损伤，在选用激光器时，可选择中心波长与led单晶层和金属层适配，而与显示背板材质不匹配的激光器，进一步还可以将激光器输出激光的光功率控制在合理范围内，以降低对显示背板的损伤。

在上述实施例或下述实施例中，在对led单晶层和金属层进行刻蚀时，可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀对led单晶层和金属层进行刻蚀，但不限于此。

其中，干法刻蚀可分为物理性刻蚀和化学性刻蚀。物理性刻蚀是利用辉光发电将气体(如氩)电离成电正电的离子，再利用偏压将离子加速，溅击在led单晶层和金属层的表面而将刻蚀物的原子出击。

化学性刻蚀，又称等离子体刻蚀，是利用等离子将刻蚀气体电离并形成带电离子、分子以及反应性很强的原子团，它们扩散到led单晶层和金属层表面后与被刻蚀的部分的原子反应生成具有挥发性的反应产物，并被真空设备抽离反应腔。

湿法刻蚀，是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术。它是一种纯化学刻蚀，具有优良的选择性，刻蚀完当前薄膜就会停止，而不会损坏下面一层其他材料的薄膜。

图2a为本申请一实施例提供的另一种led显示器制备方法的流程示意图。如图2a所示，该方法包括：

201、在衬底上生长led单晶层，并利用led阵列结构对应的版图在led单晶层上标记出led阵列中各led颗粒的边界。

202、在显示背板上形成金属层，并利用对应的版图在金属层上标记出与各led颗粒对应的凸点的边界。

203、按照led单晶层上各led颗粒的边界与金属层上各凸点的边界，将led单晶层与金属层对齐，并将对齐后的led单晶层与金属层进行键合。

204、在键合后，将所述衬底从所述led单晶层上剥离掉。

205、根据led单晶层上各led颗粒的边界，在各led颗粒上方涂覆光刻胶。

206、对光刻胶进行曝光显影，以在显示背板上形成led阵列。

207、去除各led颗粒上方的光刻胶。

208、在led阵列上方覆盖透明或半透明电极层，以形成led显示器。

本步骤201中，利用led阵列结构对应的版图在衬底20上的led单晶层21上标记出led阵列中各led颗粒的边界(如图2b所示led单晶层21上的曲线)，如图2b所示。

在步骤202中，利用该版图在显示背板22的金属层23上标记出各led颗粒对应的金属凸点的边界(如图2b所示金属层23上的虚线)，如图2b所示。这样，当各led颗粒与对应的各金属凸点键合时，便于各led颗粒与对应的金属凸点对齐，有利于提高二者键合的效率。

在步骤203中，按照led单晶层上各led颗粒的边界与金属层上各凸点的边界，将led单晶层与金属层对齐，并将对齐后的led单晶层与金属层进行键合，得到如图2c所示的结构状态。可选地，在将各led颗粒与对应的金属凸点对齐时，可使各led颗粒与对应的金属凸点严格对齐。其中，显示背板上金属层的面积需大于或等于衬底上led单晶层的面积。在各图示中，以金属层的面积与led单晶层的面积相等为例进行图示。

在步骤204中，将衬底20从led单晶层21上剥离，从而得到图2d所示的状态。此时，显示背板22上从下至上依次设置有金属层23和led单晶层21。在步骤205中，根据led单晶层21上各led颗粒的边界(如图2b-图2e所示led单晶层21上的虚线)，在各led颗粒上方涂覆光刻胶24。如图2e所示，每个led颗粒上方涂覆有光刻胶24，相邻led颗粒之间未涂覆光刻胶24。这样，在对led单晶层和金属层进行刻蚀时，在各led颗粒上方涂覆光刻胶24可对其进行保护。而且上述中按照版图对各led颗粒的边界进行标记，便于准确涂覆光刻胶24，提高刻蚀的精准度。

在一可选实施方式中，步骤205中，在各led颗粒上方涂覆的光刻胶24可为正胶，也可为负胶。可选地，光刻胶24可采用光阻。为了增强对各led颗粒的保护，防止其被损伤，可在各led上方涂覆厚光阻。

相应地，在步骤206中，可采用紫外线照射等干法刻蚀的方法或腐蚀液腐蚀等湿法刻蚀的方法对led单晶层21和金属层23进行刻蚀。此处，以紫外线照射进行曝光显影来对led单晶层21和金属层23进行刻蚀为例进行说明。在对光刻胶24进行曝光显影时，可选用不同的掩膜板对各led颗粒进行保护。当各led颗粒上方涂覆的光刻胶24为正胶时，步骤206中选用的掩膜板对应版图将各led颗粒对应的位置设计为不透光，而其余位置设计为可以透光。这样，当对光刻胶24进行曝光显影时，便可得到与掩膜板遮光区相同的模型，即得到版图中对应的各led颗粒，形成相应的led阵列。

当各led颗粒上方涂覆的光刻胶24为负胶时，步骤206中选用的掩膜板对应版图将各led颗粒对应的位置设计为透光，而其余位置设计为不透光。这样，当对光刻胶24进行曝光显影时，便可得到与掩膜板透光区相同的模型，即得到版图中对应的各led颗粒，形成相应的led阵列。

需要说明的是，上述掩膜板可根据led阵列的版图进行制作，也可直接使用版图作为掩膜板，此处不做限制。

在经过步骤206中，在对光刻胶24进行曝光显影，以在显示背板22上形成led阵列，以及经过步骤207去除各led颗粒上方的光刻胶24之后，得到如图2f所示的状态。此时，显示背板21上形成一个个独立的led颗粒和与各led颗粒对应的一个个的金属凸点。在上述实施例或下述实施例中，考虑到各led颗粒所发的光是向四周扩散的，为了防止led颗粒的光向四周扩散，且使各led颗粒的光尽可能朝着led显示器中显示屏的方向，达到更好的亮光效果，可在对led阵列上方覆盖透明或半透明电极层之前，在led阵列中每个led颗粒周围涂覆反射层25，并在相邻的led颗粒之间填充绝缘材料26。

其中，可使用等离子体增强化学气相沉积法(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，pecvd)或溅射工艺对每个led颗粒周围涂覆反射层25。

其中，pecvd借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在每个led颗粒周围表面上沉积出所期望的反射层25。

溅射是以一定能量的粒子(离子或中性原子、分子)轰击固体表面，使固体近表面的原子或分子获得足够大的能量而最终逸出固体表面的工艺。溅射源置于靶极，受氩离子轰击后发生溅射，在各led颗粒的周围表面上生成反射层。

对于上述在相邻的led颗粒之间填充绝缘材料26，不仅可进一步防止各led颗粒的光往四周扩散，还可加强各led颗粒的散热效果，有助于提高led颗粒的发光效率和使用寿命，且可避免相邻led颗粒出现短路等问题，保障每个led颗粒可独立发光和独立使用。

进一步，在上述实施例或下述实施例中，在相邻led颗粒之间填充绝缘材料26之后，还可对led阵列表面进行平坦化处理，这样可使led阵列的表面没有高低落差，便于后续覆盖透明或半透明电极层，而且便于后续制作金属线，而且光刻出来的连线图形比较精确。

其中，上述平坦化处理包括但不局限于：反刻、玻璃回流、炫凃玻璃法或化学机械平坦化。

经过上述在led阵列中每个led颗粒周围涂覆反射层25，并在相邻的led颗粒之间填充绝缘材料26，以及对led阵列表面进行平坦化处理后，得到如图2g所示的状态。此时，显示背板22上包含一个个独立的led单元、涂覆于各led单元周围的反射层25以及填充于相邻led单元之间的绝缘材料26，其中，每个led单元至上而下包含一个led颗粒以及与其对应的金属凸点。

之后，在步骤208中，在led阵列上方覆盖透明或半透明电极层27，以形成led显示器，得到如图2h所示的状态。此时，显示背板22上包含一个个独立的led单元、涂覆于各led单元周围的反射层25、填充于相邻led单元之间的绝缘材料26以及覆盖在led阵列上方的透明或半透明电极层27。其中，每个led单元至上而下包含一个led颗粒以及与其对应的金属凸点。

本实施例中，利用led阵列结构对应的版图设计在衬底上的led单晶层上标记出led阵列中各led颗粒的边界，并利用该版图在显示背板的金属层上标记出各led颗粒对应的金属凸点的边界，不仅可提高各led颗粒与对应的金属凸点键合的精准度，还便于后续对led颗粒涂覆光刻胶。同样，先将衬底上的led单晶层与显示背板上的金属层直接进行键合后，再将led单晶层上的衬底剥离，之后在显示背板上对led单晶层和金属层进行刻蚀，形成所需的led阵列。这样，无需经过热辅助转移技术对衬底上的led颗粒进行高难度的可避免因借助静电拾取器件对led颗粒进行巨量矩阵转移，便可将led颗粒全部转移至显示背板，可提高转移成功率，降低转移成本，并可提高led的发光效率和使用寿命。

图3a为本申请另一实施例提供的一种led显示器制备方法的流程示意图。如图3a所示，该方法包括：

301、在衬底上生长led单晶层，并在显示背板上形成金属层。

302、将衬底上的led单晶层与显示背板上的金属层进行键合。

303、在键合后，将衬底从led单晶层上剥离掉。

304、利用led阵列结构对应的版图，在led单晶层上标记出led阵列中各led颗粒的边界。

305、根据led单晶层上各led颗粒的边界，在led颗粒上方涂覆光刻胶。

306、对所述光刻胶进行曝光显影，以形成led阵列。

307、去除led颗粒上方的光刻胶。

308、在led阵列上方覆盖透明或半透明电极层，以形成led显示器。

在步骤301中，在衬底30上生长led单晶层31，并在显示背板32上形成金属层33，如图3b所示。

在步骤302中，将衬底30上的led单晶层31与显示背板32上的金属层33进行键合，键合后得到的状态如图3c所示。此时，显示背板32上至下而上依次设置有金属层33、led单晶层31以及衬底30。

在步骤303中，在键合后，将衬底30从led单晶层31上剥离掉，得到如图3d所示的状态。此时，显示背板32上至下而上依次设置有金属层33和led单晶层31。步骤303中，将衬底30从led单晶层31上剥离的描述，可参见上述实施例，此处不再赘述。

在步骤304中，在led单晶层31和金属层33键合后，再利用led阵列结构对应的版图，在led单晶层31上标记出led阵列中各led颗粒的边界，这样，一方面可降低对led单晶层31和金属层33键合时对齐的要求，另一方面，标出各led颗粒的边界，可提高后续步骤305中对各led颗粒涂覆光刻胶34进行保护的精确度，进而防止各led颗粒被误刻蚀，提高刻蚀效率。

在步骤305中，根据led单晶层31上各led颗粒的边界，在led颗粒上方涂覆光刻胶34，得到如图3e所示的状态。此时，对应led阵列结构的版图，led阵列中各led颗粒上方涂覆有光刻胶34。

在步骤306和步骤307中，对光刻胶34进行曝光显影，以在显示背板32上形成led阵列，以及去除各led颗粒上方的光刻胶34，对该步骤的描述可参见上述实施例，此处不再赘述。

经过步骤306和步骤307之后，得到如图3f所示的状态。此时，显示背板31上形成一个个独立的led单元，其中，每个led单元至上而下包括一个led颗粒和与该led颗粒对应的金属凸点。

在上述实施例或下述实施例中，在去除各led颗粒上方的光刻胶34之后，可在led阵列中每个led单元周围涂覆反射层35，并在相邻的led单元之间填充绝缘材料36。其中，每个led单元至上而下包括一个led颗粒和与该led颗粒对应的金属凸点。之后，还可对led阵列表面进行平坦化处理，得到如图3g所示的状态。此时，显示背板32上包含一个个独立的led单元、涂覆于各led单元周围的反射层35以及填充于相邻led单元之间的绝缘材料36，其中，每个led单元至上而下包含一个led颗粒以及与其对应的金属凸点。而对于这些步骤的描述可参见上述实施例，此处不再赘述。

之后，在步骤308中，在led阵列上方覆盖透明或半透明电极层37，以形成led显示器，得到如图3h所示的状态。此时，显示背板32上包含一个个独立的led单元、涂覆于各led单元周围的反射层35、填充于相邻led单元之间的绝缘材料36以及覆盖在led阵列上方的透明或半透明电极层37。其中，每个led单元至上而下包含一个led颗粒以及与其对应的金属凸点。

本实施例也同样先将衬底上的led单晶层与显示背板上的金属层直接进行键合后，再将led单晶层上的衬底剥离，之后在显示背板上对led单晶层和金属层进行刻蚀而形成所需的led阵列。这样，无需经过热辅助转移技术对衬底上的led颗粒进行高难度的可避免因借助静电拾取器件对led颗粒进行巨量矩阵转移，便可将led颗粒全部转移至显示背板，提高转移成功率，降低转移成本，并可提高led的发光效率和使用寿命。

图4为本申请又一实施例提供的一种led显示器的结构示意图。如图4所示，该led显示器40包括：显示背板401、形成于显示背板401上的led阵列402以及覆盖于led阵列402上方的透明或半透明电极层403。

其中，led阵列402利用上述实施例提供的led显示器制备方法中led阵列的形成方式形成于背板401上。led阵列402包含各led颗粒以及与各led颗粒对应键合的金属凸点，金属凸点位于显示背板401上。

可选地，led显示器40还可包括涂覆于led阵列402中每个led颗粒周围的反射层404。反射层404可防止各led颗粒所发出的光往四周扩散，进而保证各led颗粒所发出的光尽可能的朝向led显示器40的屏幕的方向。

进一步，led显示器40还可包括填充于led阵列402中相邻led颗粒之间的填充绝缘材料405。填充绝缘材料405不仅可进一步防止各led颗粒所发出的光往四周扩散，还可对各led颗粒进行散热，提高led颗粒的发光效率和使用寿命，且可避免相邻led颗粒出现短路等问题，保障每个led颗粒可独立发光和独立使用。

在本实施例中，涂覆于led阵列402中每个led颗粒周围的反射层404以及填充于led阵列402中相邻led颗粒之间的填充绝缘材料405，均分别按照上述实施例提供的led显示器制备方法中反射层的涂覆方式和绝缘材料的填充方式涂覆于led阵列402中每个led颗粒周围以及填充于led阵列402中相邻led颗粒之间。

需要说明的是，在上述实施例及附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如201、202等，仅仅是用于区分各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。

还需要说明的是，本申请实施例和附图提供的led显示器的产品形态和式样均是示例性说明，而非对本发明进行限制，任何对其进行适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的权利要求保护范畴。

另外需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。