[發(fā)明專利]微元件的巨量排列方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710970476.1
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN109671670B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳杰
• 申請（專利權(quán)）人: 行家光電股份有限公司
• 主分類號: H01L21/77
• 分類號: H01L21/77;H01L25/075;H01L33/48
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

本發(fā)明提出一種微元件的巨量排列方法，包含：使復(fù)數(shù)個微元件懸浮于液體表面，其中，該等微元件沿著相互垂直的一第一方向及一第二方向是以較大的初始間距相間隔；利用電磁作用力使懸浮于液體表面的該等微元件相接近，俾使該等微元件沿著第一方向及第二方向以較緊密的目標(biāo)間距相間隔；以及使相接近且懸浮于液體表面的該等微元件轉(zhuǎn)移設(shè)置于一承載基板上、并于第一方向及第二方向以相對應(yīng)的目標(biāo)間距相間隔排列。本發(fā)明另提出一種可執(zhí)行上述方法的微元件排列系統(tǒng)。藉此，該等微元件可于承載基板上排列成一高精度的陣列。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)一種元件排列方法及系統(tǒng)，特別關(guān)于一種微元件的巨量排列方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(LED)至今已有數(shù)十年的發(fā)展，LED除了作為指示燈號、照明光源、背光模組的光源、戶外大型顯示看板等應(yīng)用外，目前LED已朝向電子裝置顯示器的應(yīng)用發(fā)展。也就是，透過半導(dǎo)體微影制程技術(shù)，使LED晶片的尺寸可達(dá)微米等級，例如可相近或小于一顯示器的畫素大小，然后將微型化的LED(Micro LED)晶片排列成一陣列(或稱微型LED陣列(Micro LED array))、并轉(zhuǎn)移且電性接合至一具有驅(qū)動電路的承載基板上(再搭配其他元件)，藉此形成一顯示器，其中，顯示器的每個畫素可包含一個或復(fù)數(shù)個微型LED晶片，每個畫素藉由驅(qū)動電路的控制以形成顯示畫面，這種顯示器可稱為微型LED顯示器(Micro LEDdisplay)。

與有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)相比，由于微型LED晶片是由無機(jī)材料所組成，故微型LED晶片較不受環(huán)境中所含的水氣及氧氣的影響，可具有較長的使用壽命；此外，微型LED晶片的發(fā)光頻譜具有較窄的半高寬(Full Width at Half Maximum，F(xiàn)WHM)，因此微型LED晶片構(gòu)成的顯示器具有較高的色彩純度，可達(dá)到更廣的色域范圍(Color Gamut)。另一方面，微型LED晶片的光電轉(zhuǎn)換效率也較高，故微型LED晶片可由較小的發(fā)光面積產(chǎn)生足夠的畫面顯示亮度；因此，于單一像素中，微型LED晶片的發(fā)光面積雖僅占據(jù)畫素的整體面積的一小部分，卻足以產(chǎn)生高黑白對比的顯示畫面。

此外，OLED顯示器于制造過程中不易形成均勻的有機(jī)薄膜材料，造成所謂的色彩不均勻現(xiàn)象(Mura Effect)。而微型LED晶片可于制造完成后進(jìn)行光電測試，進(jìn)而分選出光電特性較為接近的微型LED晶片，用較相近的光電特性微型LED晶片所制造的顯示器可避免色彩不均勻現(xiàn)象。

微型LED晶片本身具有上述特點，然而將經(jīng)過光電特性分選后所產(chǎn)生的大量微型LED晶片用以制造顯示器時，仍有些技術(shù)問題尚需克服或改善。舉例而言，如何將大量的微型LED晶片精準(zhǔn)地排列成一微型LED陣列以形成顯示畫面、如何將微型LED陣列轉(zhuǎn)移并電性接合至顯示器中具有驅(qū)動電路的承載基板上等。尤其對于高解析度的顯示器而言，需要排列及轉(zhuǎn)移的微型LED晶片達(dá)百萬個，更顯困難及耗時。

有些技術(shù)方案被提出來改善上述技術(shù)問題。例如于第US 8,349,116號的美國專利中，利用靜電力來吸引復(fù)數(shù)個微元件(例如射頻元件、微機(jī)電元件、LED晶片等)，然后將該等微元件轉(zhuǎn)移至一承載基板上；而于第US 9,550,353號的美國專利中，該技術(shù)方案使用橡膠吸頭將復(fù)數(shù)個半導(dǎo)體元件從一基板上取起，然后轉(zhuǎn)移至一目標(biāo)基板上，但該等專利皆未具體說明如何在微元件轉(zhuǎn)移前形成一精準(zhǔn)排列的微元件陣列或半導(dǎo)體元件陣列的技術(shù)。另外于第US 2017/0133558號的美國專利中，該技術(shù)方案將復(fù)數(shù)個微元件懸浮于一液體中，然后使該等元件于液體中流動，于滾動的過程中，該等元件可被捕捉而落入置于液體中預(yù)先設(shè)置于基板上的凹井；此方式可使復(fù)數(shù)個微元件排列于基板的凹井中，然而該等元件流動能否順利地落入基板上的凹井實難以掌控，使得該等元件轉(zhuǎn)移排列完成的時間亦難以控制；再者，基板的凹井及微元件兩者的外形及電極皆需特殊配合形狀，難免增加制程的復(fù)雜度。

綜合上述，如何使微型LED晶片(或其他微元件)快速并精準(zhǔn)的排列及/或巨量轉(zhuǎn)移問題能夠被更好地改善或克服，是目前LED業(yè)界待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容