[发明专利]剔除坏点及自对准喷印的μLED全彩显示制造方法与设备

说明书

本发明属于半导体相关技术领域，其公开了一种剔除坏点及自对准喷印的μLED全彩显示制造方法与设备，该方法包括以下步骤：(1)将微型发光二极管(即μLED)阵列巨量转移到目标基板上且坏点未被转移；(2)电流体喷印头与单个微型发光二极管之间形成电场，并向对应的微型发光二极管喷印对应颜色的量子点溶液，进而实现微型发光二极管的全彩显示。本发明通过接通驱动电路使得UV‑μLED充当释放胶层的作用源从而实现转移，而未接通的坏点由于未产生紫外而将存留在胶层上，实现剔除坏点功能；同时，电流体喷印设备的喷头与单个芯片电极之间形成电场以实现自对准，解决了现有技术中巨量转移工艺复杂及全彩化像素分辨率限制、像素对准困难的问题。

技术领域

本发明属于半导体相关技术领域，更具体地，涉及一种剔除坏点及自对准喷印的μLED全彩显示制造方法与设备。

背景技术

基于GaN的微型发光二极管(MicroLED，也可以写作μLED)是将传统发光二极管的像素点从毫米级微缩至微米级，并在一个芯片上高度集成的新一代无机自发光显示技术，具有亮度高、功耗低、寿命长、响应快速和高可靠性等独特优势，在高分辨率显示、可穿戴/可植入光电设备、光通信、生物医学检测等许多领域具有广泛的应用价值。μLED通常在蓝宝石衬底上制作，为减少生长晶圆尺寸的限制，需要从源基板上批量拾取数百万个μLED芯片并以高精度高速率操作方式转移至目标基板上，这种技术称为巨量转移。由于存在源基板晶体生长缺陷、μLED转移良率要求较高等问题，通常还需要对μLED进行缺陷检测和剔除。为实现全彩化，传统显示方式需要将红、蓝、绿三色的晶粒分别转移至目标基板上，由于三色μLED无法在同一衬底上实现图形化集成，需要对三种颜色的μLED分别做巨量转移，其难度比只转移一种颜色的μLED要高得多，而且控制电路也需要根据三种不同μLED的特性分别进行优化设计，比起只针对一种μLED进行电路设计要更复杂。这增加了巨量转移和全彩化的复杂程度，对转移精度、良率、光学一致性等要求更高。

针对这一全彩显示问题，专利CN111477618A公开了一种量子点全彩μLED/MiniLED显示结构，采用蓝光μLED作为背光源激发红绿量子点单元实现全彩显示，这种激发方法只需从同一衬底上将单色的蓝光μLED转移至目标基板中，相比三色μLED显示方式，巨量转移难度会降低，电流和电压也可以得到统一。但蓝光μLED是自发光产生的，而红光和绿光μLED是激发产生的，则红光和绿光的响应时间会明显慢于蓝光(通过荧光粉或量子点色彩转换层发光的响应时间比μLED本身发光的响应时间慢)，导致三种颜色的响应时间不一致，存在反应速度的时间滞后的问题。此外，由于蓝光激发导致红光μLED和绿光μLED的亮度较低，因此颜色再现性较差。专利US20110176328A1公开了一种UV-μLED作为背光源的量子点彩色化方法，将UV-μLED作为背光激发源，然后再在其上喷涂红、蓝、绿三色量子点，用紫外光激发量子点颜色层发出不同颜色的可见光形成彩色像素。这种方式与蓝色μLED激发源相比，RGB三种颜色都由紫光激发产生，其对调制信号的响应时间会比较一致(都取决于荧光粉或者量子点的响应时间)，可以有效避免转换时间滞后及颜色再现性差的问题。但也存在光子能量的损失大和色彩层发热大、封装材料(如硅胶等)在紫外光的照射下容易老化使得寿命缩短、近紫外激发的RGB荧光粉光转换效率不高、存在紫外线泄漏的安全隐患等问题。总体而言，两种μLED的背光激发方式都存在利弊，是当前色彩转换实现全彩显示的常用背光激发源，其中，Blue-μLED通过激发红光和绿光量子点像素实现全彩化；UV-μLED通过激发红、绿、蓝三色量子点像素实现全彩化。

为了制备色彩转换层，量子点像素通常采用旋涂或涂布方式来实现，如专利CN106356386B公开了一种μLED阵列背光源的喷墨打印量子点显示装置，采用喷墨打印技术对量子点进行成膜。由于传统的喷墨打印受喷头尺寸限制，因此存在喷印分辨率低的问题，这会造成低于50微米的像素点无法通过传统的喷墨打印方式喷涂，制约了全彩化的应用场合。