显示装置和制造显示装置的方法与流程

技术领域

一个或更多个示例性实施例涉及一种制造包括发光二极管(“LED”)的显示装置的方法和一种通过使用该制造方法制造的显示装置。

背景技术：

发光二极管(“LED”)是这样的半导体装置：当对PN结二极管施加正向电压时，空穴和电子注入其中，并且将由空穴和电子的复合产生的能量转化为光能。

通过使用无机化合物来发射光的无机LED广泛地用于液晶显示电视(“LCD TV”)的背光、电灯、电子显示板等，通过使用有机化合物来发射光的有机LED用于诸如移动电话的微型电子设备和大型TV等。

技术实现要素：

与有机LED相比，无机发光二极管(“LED”)是相对廉价的、较明亮的并且具有相对长的寿命，但与有机LED不同，无机发光二极管不能通过使用薄膜工艺直接形成在柔性基底上。

一个或更多个示例性实施例包括一种通过将无机LED转移到柔性基底来制造柔性和/或可拉伸显示装置的方法。

根据一个或更多个示例性实施例，一种制造显示装置的方法包括：将包括多个地限定在其中的开口的掩模浸入在溶液中；在溶液中的掩模的开口中分别安置多个地设置的发光二极管芯片；在溶液中，在掩模下方布置其上包括多条地位于其上的第一布线的第一柔性基底，并且使位于第一柔性基底上的第一布线对准以分别与掩模的开口对应；将具有与掩模的开口对应的第一布线的第一柔性基底与具有在掩模的开口中安置的发光二极管芯片的掩模一起从溶液中移开；使发光二极管芯片与第一布线彼此结合；提供包括多条地位于其上的第二布线的第二柔性基底，并且使位于第二柔性基底上的第二布线对准以分别与发光二极管芯片对应；以及使发光二极管芯片与第二布线彼此结合以形成显示装置。

安置发光二极管芯片的步骤还可以包括：将单个一个发光二极管芯片安置在掩模的每个开口中。

第二布线可以在与第一布线纵向延伸的方向交叉的方向上纵向延伸。

开口可以分别与第一布线与第二布线交叉的位置对应。

所述方法还可以包括：在使发光二极管芯片与第一布线彼此结合之前，将掩模从在其开口中安置的发光二极管芯片移开。

对于安置在掩模中的每个发光二极管芯片，所述方法还可以包括：在安置发光二极管芯片之前，在发光二极管芯片的第一端上设置第一电极焊盘。

第一电极焊盘可以包括具有比发光二极管芯片的密度大的密度的材料。

使发光二极管芯片与第一布线彼此结合的步骤可以包括通过使用加压和/或焦耳热来使第一电极焊盘结合到第一布线。

溶液可以包括氟。

掩模可以包括磁性材料，发光二极管芯片可以涂覆有磁性材料。

发光二极管芯片均可以包括半导体化合物。所述方法还可以包括：在基础基底上设置包括半导体化合物的发光二极管芯片；处理在基础基底上设置的发光二极管芯片以使发光二极管芯片与基础基底可分离；将可分离的发光二极管芯片转移到载体基底；以及使基础基底从可分离的发光二极管芯片移开以在载体基底上设置发光二极管芯片。

掩模的开口的最小尺寸可以比发光二极管芯片的最大尺寸大。

将发光二极管芯片安置在溶液中的掩模的开口中的步骤可以包括通过使用激光在溶液中上下移动发光二极管芯片。

将发光二极管芯片安置在溶液中的掩模的开口中的步骤可以包括通过使用超声波在溶液中上下移动发光二极管芯片。

垂直于第一布线的长度截取的第一布线的宽度和垂直于第二布线的长度截取的第二布线的宽度两者可以比垂直于发光二极管芯片截取的发光二极管芯片的宽度小。

根据一个或更多个示例性实施例，提供了一种通过使用上述制造方法制造的显示装置。

根据示例性实施例，因为使用了包括与具有无源矩阵(“PM”)结构的布线对应的开口的掩模，所以可以相对简单地执行转移发光二极管并且使发光二极管与布线对准。

另外，因为制造具有PM结构的显示装置，所以可以降低显示装置的功耗。

另外，可以使用相对简单的工艺来制造在上/下方向上和左/右方向上可变形的柔性显示装置。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例的描述，这些和/或其它特征将变得明显且更加容易领会，附图中：

图1是示出根据本发明的显示装置的制造方法的示例性实施例的流程图；

图2A和图2B是示出了根据本发明的在基础基底上的多个发光二极管(“LED”)的示例性实施例的俯视平面图和剖视图；

图3是示出了载体基底以及图2A和图2B的多个LED的附着状态的示例性实施例的剖视图；

图4是示出了其上设置有图3的多个LED的载体基底的未附着状态的示例性实施例的剖视图；

图5是示出了将掩模浸入在溶液中并且多个LED芯片落在掩模上方的工艺的示例性实施例的剖视图；

图6是示出了图5中的掩模的示例性实施例的俯视平面图；

图7是示出了将LED芯片设置在掩模的每个开口中的工艺的示例性实施例的剖视图；

图8是示出了设置在掩模的每个开口中的LED芯片的状态的示例性实施例的剖视图；

图9是示出了将包括第一布线的第一柔性基底设置在其中设置有LED芯片的掩模下方的工艺的示例性实施例的剖视图；

图10是示出了将LED芯片设置在第一柔性基底上的状态的示例性实施例的剖视图；

图11是示出了将LED芯片与第一布线连接的工艺的示例性实施例的剖视图；

图12是示出了对于将多个LED芯片设置在第一柔性基底上并且将第二柔性基底与多个LED芯片对准的显示装置的组装状态的示例性实施例的剖视图；

图13A和图13B是图12中的显示装置的俯视平面图；以及

图14是图12中的显示装置的透视图。

具体实施方式

现在将详细地参照在附图中示出其示例的示例性实施例，其中，同样的附图标记始终表示同样的元件。就这一点而言，示例性实施例可以具有不同的形式并且不应被解释为受限于在此所阐述的描述。因此，以下仅通过参照附图对示例性实施例进行描述，以解释本发明的特征。

将理解的是，当元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在另一元件上，或者在它们之间可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。

将理解的是，尽管可以在这里使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离这里的教导的情况下，可以将以下讨论的“第一元件”、“组件”、“区域”、“层”或“部分”命名为第二元件、组件、区域、层或部分。

在这里使用的术语仅用于描述具体的实施例的目的而非意图进行限制。如在这里使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”意图包括复数形式。当诸如“……中的至少一个(种)”的表述位于一列元件之后时，修饰整列的元件，而不是修饰该列的个别元件。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项目的任意组合和所有组合。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”及其变型用在该说明书中时，说明存在陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或附加一个或更多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

此外，这里可以使用诸如“下”或“底部”与“上”或“顶部”等相对术语来描述如图中所示的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，相对术语意图包含装置的除了图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果附图之一中的装置被翻转，则描述为在其它元件的“下”侧上的元件随后将被定位在其它元件的“上”侧上。因此，根据图中的具体方位，示例性术语“下”可以包含“下”和“上”两种方位。类似地，如果附图之一中的装置被翻转，则描述为“在”其它元件“下方”或“之下”的元件随后将被定位“在”其它元件“上方”。因此，示例性术语“在……下方”或“在……之下”可以包含在……上方和在……下方两种方位。

如这里使用的“大约”或“近似”包括陈述的值，并意味着：考虑到正在被谈及的测量以及与具体量的测量有关的误差(即，测量系统的局限性)，在由本领域的普通技术人员确定的具体值的可接受偏差范围之内。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±30％、±20％、±10％或±5％之内。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，除非在这里明确如此定义，否则诸如在通用字典中定义的术语应该解释为具有与在相关领域的背景下和在本公开中的含义一致的含义，并将不会以理想的或过于形式化的含义来进行解释。

在此参照作为理想实施例的示意图的剖视图来描述示例性实施例。如此，预计将会出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，这里描述的实施例不应该被解释为局限于在这里示出的区域的具体形状，而是将包括由例如制造导致的形状上的偏差。例如，示出或描述为平坦的区域可以典型地具有粗糙的和/或非线性的特征。而且，示出的锐角可以被倒圆。因此，图中示出的区域实际上是示意性的，并且它们的形状并不意图示出区域的精确形状，也不意图限制本权利要求的范围。

图1是示出了根据本发明的用于显示装置的制造方法的示例性实施例的流程图。

参照图1，根据本发明的制造显示装置的方法的示例性实施例包括：操作10，将包括多个开口的掩模浸入在溶液中，并且在掩模的每个开口中安置发光二极管(“LED”)芯片；操作20，在掩模下方设置包括多条第一布线的第一柔性基底，并且使多条第一布线对准以分别与开口的位置对应；操作30，将第一柔性基底与掩模一起从溶液中取出，并且将多个LED芯片和多条第一布线彼此结合；以及操作40，在多个LED芯片上使包括多条第二布线的第二柔性基底对准，并且使多个LED芯片与多条第二布线结合。

下面参照图2至图14来描述图1的制造方法。

图2A和图2B分别是示出了发光二极管(“LED”)105以多个设置在基础基底101上的俯视图和剖视平面图。

基础基底101可以包括导电基底或绝缘基底。在示例性实施例中，例如，基础基底101可以包括Al₂O₃、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Ge和Ga₂O₃中的至少一种。

LED 105可以包括第一半导体层102、第二半导体层104和设置在第一半导体层102与第二半导体层104之间的有源层103。第一半导体层102、有源层103和第二半导体层104可以通过使用诸如金属有机化学气相沉积(“MOCVD”)、化学气相沉积(“CVD”)、等离子体增强化学气相沉积(“PECVD”)、分子束外延(“MBE”)和氢化物气相外延(“HVPE”)的方法来形成。

第一半导体层102可以实施为例如p型半导体层。P型半导体层可以包括具有组成式In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料，并且可以包括例如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN等。第一半导体层102可以掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr和Ba的p型掺杂剂。

第二半导体层104可以包括例如n型半导体层。n型半导体层可以包括具有组成式In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料，并且可以包括例如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN等。第二半导体层104可以掺杂有诸如Si、Ge和Sn的n型掺杂剂。

然而，本发明不限于此。在可选的示例性实施例中，第一半导体层102可以包括n型半导体层，第二半导体层104可以包括p型半导体层。

有源层103是电子和空穴复合的区域。当电子和空穴复合时，它们可以进行到低能级的跃迁并且发射具有对应波长的光。有源层103可以包括具有组成式In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料，并且可以包括单量子阱结构或多量子阱(“MQW”)结构。另外，有源层103可以包括量子线结构或量子点结构。

处理设置在基础基底101上的多个LED 105，使得多个LED 105与基础基底101可分离。在示例性实施例中，通过使用激光等沿切割线CL1和CL2来设置切口或刻痕，从而允许多个LED 105与基础基底101处于可分离状态。

图3是示出了载体基底和设置在基础基底101上的多个LED 105的附着状态的示例性实施例的剖视图。

在多个LED 105与基础基底101处于可分离状态但同时仍设置在基础基底101上的情况下，将载体基底201附着在LED 105的第二半导体层104上。诸如通过使用粘附层(未示出)等将LED 105的位置临时固定在载体基底201上。

图4是示出了其上设置有图3的LED 105的载体基底的未附着状态的示例性实施例的剖视图。在图4中，图3的基础基底101与LED 105分离，第一电极焊盘106以多个分别设置在LED 105上。

诸如通过使用激光剥离工艺来将基础基底101与LED 105分离，并且将分离的LED 105附着到载体基底201。对于附着到载体基底201的LED 105，第一电极焊盘106设置在LED 105的位于已经从其去除了基础基底101的第一半导体层102处的末端上。LED 105与其上的第一电极焊盘106形成LED芯片100。诸如由于形成第一电极焊盘106的材料，LED芯片100的第一电极焊盘106可以限定LED芯片100的相对高密度部分。

第一电极焊盘106可以包括一层或更多层，并且可以包括诸如金属、导电氧化物和导电聚合物的各种导电材料。第一电极焊盘106将电连接到位于第一柔性基底502(见图9)上的第一布线501(见图9)，随后将对其进行描述。

图2A、图2B、图3和图4示出了多个LED 105在剖面中具有直线型侧壁并且在俯视平面图中具有圆形形状。即，LED 105可以具有圆柱形形状以限定LED芯片100的圆柱形形状，但本发明不限于此。

虽然图2A、图2B、图3和图4示出了多个LED 105在剖面中具有直线型侧壁，但LED 105在剖面中可以具有锥形的侧壁。例如参照图2B，LED 105的壁可以在从上到下或从下到上的方向上锥形化(taper)。

图5是示出了将包括多个开口401的掩模浸入在溶液中并且使多个LED芯片100落在掩模400上方的工艺的示例性实施例的剖视图。图6是示出了图5中的掩模400的示例性实施例的俯视平面图。

参照图5和图6，可以在掩模400中在位于与掩模400的第一侧边缘411平行的第一方向X和与掩模400的与其第一侧边缘411垂直的第二侧边缘412平行的第二方向Y交叉的位置处形成多个开口401。

因为掩模400包括并且限定其中的多个开口401，所以即使当将掩模400浸入在包含溶液301的容器300中时，掩模400也不会沉到容器300的底部而是浮在溶液301的最上表面的附近。为了维持浮在溶液301的最上表面处的掩模400，还可以将诸如减小表面张力的氟的材料添加到溶液301。

使载体基底201与LED 105的第二半导体层104分离以将多个LED芯片100与载体基底201分离。使包括其上分别具有第一电极焊盘106的LED105的已分离的多个LED芯片100从在容器300中的掩模400上方的位置向着容器300落下。

图7是示出了将分离的LED芯片100设置在掩模400的每个开口401中的工艺的示例性实施例的剖视图。

使从掩模400上方的位置落下的已分离的LED芯片100安置在限定在掩模400中的开口401中。为了使落下的LED芯片100安置到掩模400的开口401中，可以诸如通过使用刷子(未示出)等将LED芯片100均匀地设置或铺展在整个掩模400上。

LED芯片100位于溶液301的上表面处，从而LED芯片100的具有相对高的密度的第一电极焊盘106处的部分可以面朝下。在示例性实施例中，例如，因为形成半导体LED的硅的密度为大约2.33克每立方厘米(g/cm³)，其中，第一电极焊盘106包括具有大约2.70g/cm³的密度的铝或具有大约10.49g/cm³的密度的银，所以在具有包括在向下方向上设置的位置反转的第一电极焊盘106的部分的情况下，LED芯片100可以设置在每个开口401中。如果未反转的LED芯片100仍设置在掩模400上，则诸如通过使用超声波或激光可以使其位置反转。可以诸如通过测量反射率来确定使未反转的LED芯片100的位置反转的程度。

开口401的尺寸比LED芯片100的尺寸大，使得LED芯片100在设置在溶液301中的掩模400的开口401内的同时可以上下转动。在示例性实施例中，例如，俯视平面图中的开口401的最小尺寸可以比LED芯片100的每个尺寸的最大值大，以允许LED芯片100在设置在开口401内的同时转动。仅一个LED芯片100可以设置在掩模401的单个开口中。

图8是示出了设置在掩模400的每个开口401中的LED芯片100的状态的示例性实施例的剖视图。

图8示出了掩模400包括磁性材料(由“S”和“N”指示)并且LED芯片100涂覆有磁性材料(由“N”和“S”指示)以具有磁性的示例性实施例。由于在流体形式的溶液内的磁场，所以LED芯片100在开口401内转动，并且由于设置了磁场，所以LED芯片100的包括第一电极焊盘106的部分可以面朝下。

图9是示出了将其上包括第一布线501的第一柔性基底502设置在用于将LED芯片100设置在其每个开口401中的掩模400下方的工艺的示例性实施例的剖视图。第一布线501可以以多条设置以形成总的第一布线构件。

设置多条第一布线501以分别与限定在掩模400中的多个开口401的位置对应。因为LED芯片100位于掩模的每个开口401中，所以使第一布线501对准以在LED芯片100的下部下方穿过。单条第一布线501可以在多于一个的LED芯片100的下部下方和安置有LED芯片100的开口401的下方穿过。

第一柔性基底502可以包括塑料材料。在示例性实施例中，例如，第一柔性基底502可以包括聚醚砜(“PES”)、聚丙烯酸酯(“PAR”)、聚醚酰亚胺(“PEI”)、聚萘二甲酸乙二酯(“PEN”)、聚对苯二甲酸乙二酯(“PET”)、聚苯硫醚(“PPS”)、聚烯丙基化物(polyallylate,)、聚酰亚胺、聚碳酸酯(“PC”)、三醋酸纤维素(“TAC”)和醋酸丙酸纤维素(“CAP”)。

第一布线501可以包括相对低电阻的金属材料。在示例性实施例中，例如，第一布线501可以包括单层结构或多层结构，单层结构或多层结构包括Al、Pt、Pd、Ag、Mg、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、Mo、Ti、W和Cu中的至少一种。

第一布线501纵向延伸以限定其延伸方向，第一布线501的宽度垂直于其延伸方向来限定。类似地，LED芯片100纵向延伸以限定其延伸方向，LED芯片100的宽度垂直于其延伸方向来限定。当LED芯片100具有圆柱形形状时，LED芯片100的宽度可以是LED芯片100的直径。第一布线501的宽度比LED芯片100的宽度小。

图10是示出了LED芯片100设置在第一柔性基底502上的状态的示例性实施例的剖视图。

参照图10，将柔性基底502与具有设置在其中的LED芯片100的掩模400一起从溶液301中移开。在示例性实施例中，当离开溶液301时，被移开的掩模400与设置在其中的LED芯片100分离，使得LED芯片100保留在具有第一布线501的第一柔性基底502上。在LED芯片100保留在具有第一布线501的第一柔性基底502上的情况下，将保留在柔性基底502上的剩余溶液301进行干燥(由“干燥”指示)。保留在具有第一布线501的第一柔性基底502上的LED芯片100相对于第一布线501可以处于未连接状态。

图11是示出了将LED芯片100与第一布线501连接的工艺的示例性实施例的剖视图。

参照图11，在第一布线501位于第一柔性基底502上并且第一布线501与LED芯片100的第一电极焊盘106对准的情况下，加压构件600设置在LED芯片100上并且对第一电极焊盘106加压(由向下箭头指示)以将第一电极焊盘106结合并且连接到第一布线501。可选择地，第一电极焊盘106可以通过使用焦耳热来结合到第一布线501。单个加压构件600可以基本上同时使多个LED芯片100结合到第一布线501，但本发明不限于此。

图12是示出了多个LED芯片设置在第一柔性基底上并且在第一柔性基底上的多个LED芯片上使第二柔性基底对准的显示装置的组装状态的示例性实施例的剖视图，图13A和图13B是图12的显示装置的俯视平面图，图14是图12中的显示装置的透视图。

参照图12至图14，将平行于第一方向X而纵向延伸的多条第一布线501设置在第一柔性基底502上，将平行于与第一方向X交叉的第二方向Y而纵向延伸的以多条设置的第二布线701设置在第二柔性基底702上。第一柔性基底502和第二柔性基底702的各自的平面以第一方向X和第二方向Y限定。其上包括第一布线501的第一柔性基底502和其上包括第二布线701的第二柔性基底702设置为彼此面对且多个LED芯片100设置在它们之间。图12是第一方向X的视图，其中，单条第一布线501在第一方向X上延伸，同时多条第二布线701沿第一方向X设置。

与第一柔性基底502一样，第二柔性基底702可以包括塑料材料。在示例性实施例中，例如，第二柔性基底702可以包括聚醚砜(“PES”)、聚丙烯酸酯(“PAR”)、聚醚酰亚胺(“PEI”)、聚萘二甲酸乙二酯(“PEN”)、聚对苯二甲酸乙二酯(“PET”)、聚苯硫醚(“PPS”)、聚烯丙基化物、聚酰亚胺、聚碳酸酯(“PC”)、三醋酸纤维素(“TAC”)和醋酸丙酸纤维素(“CAP”)。

第二布线701可以包括相对低电阻的金属材料。在示例性实施例中，例如，第二布线701可以包括单层结构或多层结构，单层结构或多层结构包括Al、Pt、Pd、Ag、Mg、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、Mo、Ti、W和Cu中的至少一种。

类似于第一布线501，第二布线701纵向延伸以限定其延伸方向，第二布线701的宽度垂直于其延伸方向来限定。第二布线701的宽度比LED芯片100的宽度小。

第二布线701可以与LED芯片100的上表面(即，在第二半导体层104处(见图2B))电连接。虽然未在图中示出，但LED芯片100可以通过使用焦耳热或激光来与第二布线701电连接。在将第二布线701与LED芯片100的上表面电连接的示例性实施例中，虽然未在图中示出，但具有高电导率的导电球可以进一步设置在LED芯片100与第二布线701之间。

参照图13A和13B，连接到LED芯片100的第一布线501和第二布线701与LED芯片100叠置。

根据上述制造方法的一个或更多个示例性实施例，与将至少一个薄膜晶体管连接到每个LED芯片100的有源矩阵(“AM”)方法相比，可以以多个LED芯片100共享扫描线和数据线的无源矩阵(“PM”)方法来驱动包括LED芯片100的显示装置。因此，可以减小显示装置的功耗。

参照图14，因为第一布线501在平行于第一方向X的方向上纵向延伸，所以第一柔性基底502在沿第一方向X截取的第一弯曲方向A上具有柔性。另外，因为第二布线701在平行于第二方向Y的方向上纵向延伸，所以第二柔性基底702在沿第二方向Y截取的第二弯曲方向B上具有柔性。第一弯曲方向A和第二弯曲方向B两者还以第三方向来限定，第三方向与诸如来自第一柔性基底502和第二柔性基底702的平面的第一方向X和第二方向Y垂直。虽然第一弯曲方向A和第二弯曲方向B在图14中被示出为相对于第一柔性基底502和第二柔性基底702的平面沿向下的方向变形，但本发明不限于此。在示例性实施例中，第一弯曲方向A和/或第二弯曲方向B可以相对于第一柔性基底502和第二柔性基底702的平面沿向上的方向变形。即，即使显示装置在PM结构中包括LED芯片100，显示装置在向上/向下的方向上和第一方向X/第二方向Y上也是可变形的。

另外，因为单个LED芯片100连接到在第一方向X上延伸的第一布线501和在第二方向Y上延伸的第二布线701，第一布线501和第二布线701在向上和向下方向上以及在对角线方向上(例如，在X方向和Y方向以及在它们之间倾斜的方向上)保持双重连接到LED芯片100，所以可以减少布线与芯片之间的接触故障，因此可以改善显示装置的可靠性。

另外，因为使用包括与具有PM结构的布线对应的开口的掩模，所以可以相对简单地执行LED与布线的转移和对准。

虽然已经参照在附图中示出的示例性实施例描述了本发明，但提供这些仅用于示例性目的，本领域普通技术人员将理解的是，可以在此做出各种修改和其它等同实施例。因此，本发明的精神和范围应由权利要求来限定。