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微型发光二极管显示装置及制备方法

文献发布时间:2024-04-18 19:58:53


微型发光二极管显示装置及制备方法

技术领域

本发明属于Micro-LED制造技术领域,具体涉及一种微型发光二极管显示装置及制备方法。

背景技术

微型发光二极管又称Micro-LED,是具有多个单像素元件的微型LED阵列,因其每一个LED单元都能自发光而被广泛应用。为提高LED单元的发光亮度,需要在LED单元的背面设置反射层,将背面的光线反射至LED单元的出光面,以提高LED单元的整体亮度。反射层的材质可以采用金属或分布式布拉格反射器(DBR),金属由于比较活泼,制备工艺难度较高且容易污染LED单元,DBR虽然材料温度且工艺实现好,但由于其多层的周期性结构以及不导电的特性,使得LED单元的接触电阻小,导致微型发光二极管亮度不均匀且功耗增加。

发明内容

发明目的:本发明的目的在于提供一种微型发光二极管,通过设置阻挡层保护反射层并减少接触电阻率;本发明的另一目的在于提供上述微型发光二极管的制备方法。

技术方案:为实现上述发明目的,本发明提供一种微型发光二极管显示装置,包括:

基板,所述基板包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点;

多个LED单元,阵列排布于所述基板上,所述LED单元通过对应的所述触点单独被驱动;

键合层,位于所述基板和所述LED单元之间;

布拉格反射器层,位于所述键合层与所述LED单元之间;

第一导电层,覆盖所述布拉格反射器层的侧壁并分别与所述LED单元和所述键合层电性连接。

在一些实施例中,所述LED单元为台阶结构,所述台阶结构包括第一掺杂型半导体层、第二掺杂型半导体层和位于两者之间的有源层;所述台阶结构使相邻的LED单元的第二掺杂型半导体层、有源层和第一掺杂型半导体层分别相互断开且电隔离;

所述触点位于对应的所述LED单元的下方,所述触点通过所述键合层与第一导电层连接,且所述第一导电层与对应的所述第一掺杂型半导体层的侧壁电性连接。

在一些实施例中,还包括:

钝化层和第二导电层,所述钝化层覆盖所述LED单元的侧面、所述第一导电层以及所述键合层的侧壁,以使所述第二导电层与所述第一掺杂型半导体层、所述第一导电层和所述键合层电性隔离;

所述第二导电层覆盖所述钝化层并将相邻LED单元的所述第二掺杂型半导体层电性连接;所述第二导电层上具有暴露所述第二掺杂型半导体层的开口。

在一些实施例中,所述LED单元为台阶结构,所述台阶结构包括第一掺杂型半导体层、第二掺杂型半导体层和位于两者之间的有源层;所述台阶结构使相邻的LED单元的第二掺杂型半导体层、有源层和第一掺杂型半导体层分别相互断开且电隔离;

所述触点位于相邻的所述LED单元之间,所述触点与对应的所述LED单元的第二掺杂型半导体层电性连接,且所述第一导电层与对应的所述第一掺杂型半导体层的侧壁电性连接。

在一些实施例中,还包括:

钝化层和第二导电层,所述钝化层覆盖所述LED单元的侧面、所述第一导电层以及所述键合层,以使所述第二导电层与所述第一掺杂型半导体层、所述第一导电层和所述键合层电性隔离;

所述第二导电层覆盖所述钝化层并将所述第二掺杂型半导体层和对应的所述触点电性连接;所述第二导电层上具有暴露所述第二掺杂型半导体层的开口。

在一些实施例中,还包括:

透明导电层,位于所述布拉格反射器层和所述LED单元之间,所述透明导电层与所述第一导电层电性连接。

在一些实施例中,所述基板为硅基CMOS驱动板或薄膜场效应管驱动板。

在一些实施例中,所述LED单元之间的间距为1~10μm;所述LED单元的尺寸为1~10μm。

在一些实施例中,所述微型发光二极管显示装置满足如下特征中的至少一者:

a)所述布拉格反射器层的材质包括层叠交替设置的TiO

b)所述键合层的材料选自含有Au、Ag、Cu、Al中至少一种元素的金属单质或合金;

c)所述第一导电层为具有反射功能的导电材料,所述导电材料选自含有Au、Ag、Cu、Al中至少一种元素的金属单质或合金;

d)所述第二导电层为具有反射功能的导电材料,所述导电材料选自含有Au、Ag、Cu、Al中至少一种元素的金属单质或合金。

在一些实施例中,本申请还提供一种微型发光二极管显示装置的制备方法,包括以下步骤:

提供基板,所述基板包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点提供衬底,所述衬底上形成有LED半导体层;

形成布拉格反射器层,所述布拉格反射器层位于所述LED半导体层上;

形成键合层,所述键合层位于所述布拉格反射器层和/或所述基板上;

将所述基板和所述布拉格反射器层通过所述键合层键合,并移除所述衬底;

加工所述LED半导体层形成多个LED单元,所述LED单元阵列排布于所述基板上,且通过对应的所述触点单独被驱动;

形成第一导电层,所述第一导电层覆盖所述布拉格反射器层的侧壁并分别与所述LED单元和所述键合层电性连接。

在一些实施例中,加工所述LED半导体层形成多个LED单元的步骤,包括:

刻蚀所述LED半导体层、所述布拉格反射器层和所述键合层,使所述LED半导体层被划分为多个台阶结构,以形成所述LED单元;

其中,所述台阶结构包括第一掺杂型半导体层、第二掺杂型半导体层和位于两者之间的有源层;所述台阶结构使相邻的LED单元的第二掺杂型半导体层、有源层和第一掺杂型半导体层分别相互断开且电隔离;所述触点位于对应的所述LED单元的下方,所述触点通过所述键合层与第一导电层连接,且所述第一导电层与对应的所述第一掺杂型半导体层的侧壁电性连接。

在一些实施例中,还包括:

形成钝化层,所述钝化层覆盖所述LED单元的侧面、所述第一导电层以及所述键合层的侧壁,以使所述第二导电层与所述第一掺杂型半导体层、所述第一导电层和所述键合层电性隔离;

形成第二导电层,所述第二导电层覆盖所述钝化层并将相邻LED单元的所述第二掺杂型半导体层电性连接;所述第二导电层上具有暴露所述第二掺杂型半导体层的开口。

在一些实施例中,加工所述LED半导体层形成多个LED单元的步骤,包括:

刻蚀所述LED半导体层、所述布拉格反射器层和所述键合层,使所述LED半导体层被划分为多个台阶结构,以形成所述LED单元;其中,所述台阶结构包括第一掺杂型半导体层、第二掺杂型半导体层和位于两者之间的有源层;所述台阶结构使相邻的LED单元的第二掺杂型半导体层、有源层和第一掺杂型半导体层分别相互断开且电隔离;

所述触点位于相邻的所述LED单元之间;刻蚀并暴露所述触点,以使所述触点与对应的所述LED单元的第二掺杂型半导体层电性连接,且所述第一导电层与对应的所述第一掺杂型半导体层的侧壁电性连接。

在一些实施例中,还包括:

形成钝化层,所述钝化层覆盖所述LED单元的侧面、所述第一导电层以及所述键合层,以使所述第二导电层与所述第一掺杂型半导体层、所述第一导电层和所述键合层电性隔离;

形成第二导电层,所述第二导电层覆盖所述钝化层,并连接在所述第二掺杂型半导体层和对应暴露的所述触点之间,所述第二导电层上具有暴露所述第二掺杂型半导体层的开口。

在一些实施例中,还包括:

形成透明导电层,所述透明导电层位于所述布拉格反射器层和所述LED单元之间,所述透明导电层与所述第一导电层电性连接。

在一些实施例中,所述布拉格反射器层的材质包括层叠交替设置的TiO

所述键合层的材料选自含有Au、Ag、Cu、Al中至少一种元素的金属单质或合金;或者,

所述第一导电层的材料选自含有Au、Ag、Cu、Al中至少一种元素的金属单质或合金。

在一些实施例中,有源层具体可以为多量子阱结构,用于限制电子和空穴载流子到量子阱区域,当电子和空穴发生复合后,载流子发生辐射复合后将发射出光子,把电能转化为光能。

在一些实施例中,所述第一掺杂型半导体层和第二掺杂型半导体层可以包括基于IIVI材料诸如ZnSe或ZnO或IIIV氮化物材料诸如GaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAs及其合金的一个或多个层。

在一些实施例中,第一掺杂型半导体层为p型半导体层,第二掺杂型半导体层为n型半导体层。

有益效果:与现有技术相比,本申请的微型发光二极管显示装置,包括:基板,所述基板包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点;多个LED单元,阵列排布于所述基板上,所述LED单元通过对应的所述触点单独被驱动;键合层,位于所述基板和所述LED单元之间;布拉格反射器层,位于所述键合层与所述LED单元之间;第一导电层,覆盖所述布拉格反射器层的侧壁并分别与所述LED单元和所述键合层电性连接。本申请通过在布拉格反射器层的侧壁设置第一导电层,保证了布拉格反射器层的完整性,提高了布拉格反射器层的反光能力以及LED单元的亮度;同时,第一导电层采用侧壁环绕的方式直接将LED单元和键合层电性连接,提高了LED单元与键合层的接触面积,从而降低了LED单元的接触电阻,保证了LED单元的稳定性;此外,位于布拉格反射器层侧壁的第一导电层还可以对部分位于布拉格反射器层中未被反射的光线进行阻挡,使光线返回至LED单元内,减少光线的损失;第二导电层覆盖在LED单元的侧面,可以进一步避免相邻LED单元20之间的光串扰,以提高LED单元的发光亮度。

本发明的一种微型发光二极管显示装置的制备方法,包括以下步骤:提供基板,所述基板包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点;提供衬底,所述衬底上形成有LED半导体层;形成布拉格反射器层,所述布拉格反射器层位于所述LED半导体层上;形成键合层,所述键合层位于所述布拉格反射器层和/或所述基板上;将所述基板和所述布拉格反射器层通过所述键合层键合,并移除所述衬底;加工所述LED半导体层形成多个LED单元,所述LED单元阵列排布于所述基板上,且通过对应的所述触点单独被驱动;形成第一导电层,所述第一导电层覆盖所述布拉格反射器层的侧壁并分别与所述LED单元和所述键合层电性连接。本申请采用布拉格反射器层对LED单元背面的发光进行反射,简化了制备难度;且通过设置第一导电层,降低了LED单元的接触电阻,简化了电极连接结构。

附图说明

下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1示出了本申请的共阴极微型发光二极管显示装置的俯视图;

图2示出了图1中A-A”的截面示意图;

图3示出了本申请的共阳极微型发光二极管显示装置的俯视图;

图4示出了图3中B-B”的截面示意图;

图5示出了图3中C-C”的截面示意图;

图6示出了本申请提供的基板结构示意图;

图7示出了本申请在基板上形成键合层的结构示意图;

图8示出了本申请提供的衬底结构示意图;

图9示出了本申请提供的在衬底上形成布拉格反射器层的结构示意图;

图10示出了本申请将基板和布拉格反射器层键合的结构示意图;

图11示出了本申请实施例中提供第一掩膜层的结构示意图;

图12示出了本申请实施例中形成台阶结构的结构示意图;

图13示出了本申请实施例中提供第二掩膜层的结构示意图;

图14示出了本申请实施例中形成第一导电层的结构示意图;

图15示出了本申请实施例中提供第三掩膜层的结构示意图;

图16示出了本申请实施例中刻蚀基板上键合层后的结构示意图;

附图标记:10-基板,101-触点,11-衬底,12-第一掩膜层,13-第二掩膜层,14-第三掩膜层,20-LED单元,201-第一掺杂型半导体层,202-第二掺杂型半导体层,203-有源层,30-键合层,40-布拉格反射器层,50-第一导电层,60-钝化层,70-第二导电层,80-透明导电层,90-LED半导体层,100-共阴极微型发光二极管显示装置,200-共阳极微型发光二极管显示装置,701-开口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,本发明中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

通常,可以至少部分地根据上本发明的用法来理解术语。例如,本发明所使用的术语“一个或多个”至少部分地取决于上本发明,可以用于以单数形式描述任何部件、结构或特征,或者可用于以复数形式描述部件、结构或特征的组合。类似地,诸如“一”、“一个”或“该”的术语也可以至少部分地取决于上本发明理解为传达单数用法或传达复数用法。另外,术语“基于…”可以理解为不一定旨在传达一组排他的因素,而是至少部分地取决于上本发明可以代替地允许存在不一定必须明确描述的附加因素。

应容易理解,本发明中的“在…上”、“在…之上”和“在…上面”的含义应该以最广义的方式解释,使得“在…上”不仅意味着“直接在某物上”,而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”,并且“在某物之上”或“在某物上面”不仅意味着“在某物之上”或“在某物上面”的含义,而且也包括不存在两者之间的中间部件或层的“在某物之上”或“在某物上面”的含义。

此外,为了便于描述,本发明中可能使用诸如“在…下面”、“在…之下”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外,空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向旋转90°或以其他定向,并且在本发明中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。

本发明中所使用的术语“层”是指包括具有一定厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上延伸,或者可以具有小于下层或上层结构的范围的程度。此外,层可以是均质或不均质连续结构的区域,其厚度小于连续结构的厚度。例如,层可以位于连续结构的顶表面和底表面之间或在其之间的任何一对水平平面之间。层可以水平地、垂直地和/或沿着锥形表面延伸。基板可以是一层,可以在其中包括一个或多个层,和/或可以在其上、之上和/或之下具有一个或多个层。一层可以包括多层。例如,半导体层可以包括一个或多个掺杂或未掺杂的半导体层,并且可以具有相同或不同的材料。

本申请的微型发光二极管显示装置中,Micro-LED阵列高度集成,阵列中的LED单元20之间的间距为1~10μm。单个LED单元20的尺寸为1~10μm。将LED单元20连接到基板10上,实现对每个LED单元20放光亮度的精确控制。

在一些实施例中,本申请中使用的术语基板10是指在其上添加后续材料层的材料。基板10本身可以被图案化。添加到基板10顶部的材料可以被图案化或可以保持未图案化。基板10例如可以是但不限于包括硅基CMOS驱动板或薄膜场效应管驱动板,如CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)背板或TFT玻璃基板的显示基板。另外,本申请中的制造方法可以进一步减少功能性像素的侧壁物理损伤,减少作为像素点的发光区域的量子阱结构的损坏,并改善功能性像素的光学和电学性质。

在一些实施例中,本申请中的LED单元20的结构可以是共阴极的或者共阳极的或者各自独立的。

参见图1和图2,提供了一种共阴极微型发光二极管显示装置100,包括:基板10、多个LED单元20、键合层30、布拉格反射器层40和第一导电层50;基板10包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点101;多个LED单元20阵列排布于基板10上,LED单元20通过对应的触点101单独被驱动;键合层30位于基板10和LED单元20之间;布拉格反射器层40位于键合层30与LED单元20之间;第一导电层50覆盖布拉格反射器层40的侧壁并分别与LED单元20和键合层30电性连接。

可以理解的是,通过在布拉格反射器层40的侧壁设置第一导电层50,保证了布拉格反射器层40整体结构的完整性,提高了布拉格反射器层40的反光能力以及LED单元20的亮度;同时,第一导电层50采用侧壁环绕的方式直接将LED单元20和键合层30电性连接,提高了LED单元20与键合层30的接触面积,从而降低了LED单元20的接触电阻,并可以进一步提高LED单元20的亮度、效率和稳定性;且位于布拉格反射器层40侧壁的第一导电层50还可以对部分位于布拉格反射器层40中未被反射的光线进行阻挡,使从布拉格反射器层40侧壁出射的光线返回至LED单元20内,减少光线的损失、避免相邻LED单元20之间的光串扰并可以进一步提高LED单元20的发光亮度。

需要说明的是,这种共阴极微型发光二极管显示装置使得LED单元20可以高度集成,从而实现高分辨率和高亮度的显示效果。布拉格反射器层40位于键合层30与LED单元20之间,可以提供光的反射和反射增强效果,这有助于提高LED单元20的光输出效率,并实现更均匀的亮度分布。第一导电层50覆盖布拉格反射器层40的侧壁,并分别与LED单元20和键合层30电性连接,这还可以进一步优化光的提取效率,减少光的损失,并提高显示装置的亮度和效能。

在一些实施例中,进一步参见图2,LED单元20为台阶结构,台阶结构包括第一掺杂型半导体层201、第二掺杂型半导体层202和位于两者之间的有源层203;台阶结构使相邻的LED单元20的第二掺杂型半导体层202、有源层203和第一掺杂型半导体层201分别相互断开且电隔离;触点101位于对应的LED单元20的下方,触点101通过键合层30与第一导电层50连接,且第一导电层50与对应的第一掺杂型半导体层201的侧壁电性连接。可以理解的是,台阶结构可以防止相邻LED单元20之间的电流相互干扰,提高了LED单元20的独立性和稳定性;当触点101位于对应的LED单元20的下方时,可以直接通过键合层30与第一导电层50连接,实现了可靠的电性连接,确保信号的传输和驱动的准确性。此外,由于第一导电层50与对应的第一掺杂型半导体层201电性连接,可以实现有效的电流注入到LED单元20中,提高LED的发光效率和亮度。

在一些实施例中,进一步参见图2,微型发光二极管显示装置还包括:钝化层60和第二导电层70,钝化层60覆盖LED单元20的侧面、第一导电层50以及键合层30的侧壁,以使第二导电层70与第一掺杂型半导体层201、第一导电层50和键合层30电性隔离;第二导电层70覆盖钝化层60和基板10,并将相邻LED单元20的第二掺杂型半导体层202电性连接,第二导电层70上具有暴露第二掺杂型半导体层202的开口701。可以理解的是,钝化层60可以提供对LED单元20和其他关键层的保护,它可以防止外界环境中的污染物、湿气和氧化物对LED单元和其他层的损害,延长装置的寿命。第二导电层70可以有效地引导电流流动,确保电流从第二导电层70经过第二掺杂型半导体层202,进而激发LED单元20的发光。此外,第二导电层70在与第二掺杂型半导体层202连接时需要开口701暴露出第二掺杂型半导体层202的部分表面,以实现LED单元20的光可以从暴露的表面发出。

参见图3、图4和图5,提供了一种共阳极微型发光二极管显示装置200,包括:基板10、多个LED单元20、键合层30、布拉格反射器层40和第一导电层50;基板10包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点101;多个LED单元20阵列排布于基板10上,LED单元20通过对应的触点101单独被驱动;键合层30位于基板10和LED单元20之间;布拉格反射器层40位于键合层30与LED单元20之间;第一导电层50覆盖布拉格反射器层40的侧壁并分别与LED单元20和键合层30电性连接。

在一些实施例中,进一步参见图4,LED单元20为台阶结构,台阶结构包括第一掺杂型半导体层201、第二掺杂型半导体层202和位于两者之间的有源层203;台阶结构使相邻的LED单元20的第二掺杂型半导体层202、有源层203和第一掺杂型半导体层201分别相互断开且电隔离;触点101位于相邻的LED单元20之间,触点101与对应的LED单元20的第二掺杂型半导体层202电性连接,且第一导电层50与对应的第一掺杂型半导体层201的侧壁电性连接。

在一些实施例中,微型发光二极管显示装置还包括:钝化层60和第二导电层70,钝化层60覆盖LED单元20的侧面、第一导电层50以及键合层30,以使第二导电层70分别与第一掺杂型半导体层201、第一导电层50和键合层30中电性隔离;第二导电层70覆盖钝化层60的侧面,并将第二掺杂型半导体层202和对应的触点101电性连接;第二导电层70上具有暴露第二掺杂型半导体层202的开口701。

可以理解的是,第二导电层70在与第二掺杂型半导体层202连接时需要通过开口701暴露出第二掺杂型半导体层202的部分表面,以实现LED单元20的光可以从暴露的表面发出。同时,为了避免相邻LED单元20发出光产生串扰,还需要使得第二导电层70覆盖钝化层60的侧面,钝化层60的侧面实际上对应的就是LED单元20的侧面,第二导电层70实现了对LED单元20侧面的覆盖,以阻止LED单元20侧面的出光,此时第二导电层70的材质采用具有反射功能的导电材料。

在一些实施例中,第一掺杂型半导体层201和第二掺杂型半导体层202可以包括基于IIVI材料(诸如ZnSe或ZnO)或IIIV氮化物材料(诸如GaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAs及其合金)的一个或多个层。

在一些实施方式中,第一掺杂型半导体层201可以是p型GaN。在一些实施方式中,第一掺杂型半导体层201可以是p型InGaN。在一些实施方式中,第一掺杂型半导体层201可以是p型AlInGaP。

在一些实施方式中,第二掺杂型半导体层202可以是n型GaN。在一些实施方式中,第二掺杂型半导体层202可以是n型InGaN。在一些实施方式中,第二掺杂型半导体层202可以是n型AlInGaP。

在一些实施例中,有源层203是LED单元20的有源区。有源层203被布置在第一掺杂型半导体层201与第二掺杂型半导体层202之间并提供光。有源层203是将从第一掺杂型半导体层201以及第二掺杂型半导体层202分别提供的空穴和电子重新结合并且输出特定波长的光的层,并且该有源层可以具有单量子阱结构或多量子阱(MQW)结构以及阱层和势垒层交替层叠。

在一些实施例中,基板10可以包括半导体材料,诸如硅、碳化硅、氮化家、锗、砷化家、磷化锢。基板10可以具有在其中形成的驱动电路,并且基板10可以是CMOS背板或TFT玻璃基板。驱动电路将电信号提供给LED单元20以控制亮度。驱动电路可以包括有源矩阵驱动电路,其中,每个单独的LED单元20都相应于独立的驱动器。基板10上设置有与驱动电路连接的触点101,每个LED单元20都被不同的驱动电路独立驱动,每个LED单元20可独立工作。

在一些实施例中,键合层30位于基板10和LED单元20之间,是形成在基板10上以键合基板10和LED单元20的粘合材料层,同时还可以与第一掺杂型半导体层201电性连接起到电传导的作用。在一些实施方式中,键合层30可以为诸如金属或金属合金。在一些实施方式中,键合层30可以包括Au、Ag、Cu、Al等,且不限于此。应理解,对键合层30的材料的描述仅是示例性的,而不是限制性的,本领域技术人员可以根据要求进行改变,所有这些改变在本发明的范围内。

在一些实施例中,布拉格反射器层40形成于键合层30上,用以将LED单元20发出的光反射出射。在一些实施例中,布拉格反射器层40可以是分布式布拉格反射器(DBR)。DBR是由1/4n波长厚度的高折射率和低折射率材料交替组成(n是该层的折射率),其反射率取决于组成对数、边界条件以及折射率差。其中,通过DBR结构可以构成反蓝光的效果,可以将蓝光反射,反射率可以达到99%以上。在一些实施方式,布拉格反射器层40的材质包括层叠交替设置的TiO

在一些实施例中,参见图2或图4,微型发光二极管显示装置,还包括:透明导电层80,位于布拉格反射器层40和LED单元20之间,透明导电层80与第一导电层50电性连接。可以理解的是,透明导电层80用于提高LED单元20与键合层30的电性连接效果,透明导电层80可以采用氧化铟锡(ITO)。

在一些实施例中,第一导电层50为具有反射功能的导电材料,导电材料选自含有Au、Ag、Cu、Al中至少一种元素的金属单质或合金。第一导电层50同时兼具了降低LED单元20的接触电阻,提高电性连接效果以及阻挡光线损失并提高出光亮度的作用。可以理解的是,第一导电层50和键合层30的材质可以相同,以进一步提高两者电性连接时的效果。

在一些实施例中,钝化层60可以包括SiO

在一些实施例中,第二导电层70为具有反射功能的导电材料,导电材料选自含有Au、Ag、Cu、Al中至少一种元素的金属单质或合金。第二导电层70可以完全覆盖在LED单元20的侧面,第二导电层70在LED单元20的侧面可以作为光线的反射层,避免相邻LED单元20之间光串扰,提高出光效率。

在一些实施例中,本申请还提供微型发光二极管显示装置的制备方法,包括以下步骤:

提供基板10,基板10包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点101;

提供衬底11,衬底11上形成有LED半导体层90;

形成布拉格反射器层40,布拉格反射器层40位于LED半导体层90上;

形成键合层30,键合层30位于布拉格反射器层40和/或基板10上;

将基板10和布拉格反射器层40通过键合层30键合,并移除衬底11;

加工LED半导体层90形成多个LED单元20,LED单元20阵列排布于基板10上,且通过对应的触点101单独被驱动;

形成第一导电层50,第一导电层50覆盖布拉格反射器层40的侧壁并分别与LED单元20和键合层30电性连接。

可以理解的是,本申请采用布拉格反射器层40对LED单元20背面的发光进行反射,简化了制备难度;且通过设置第一导电层50,提高了LED单元20的接触电阻,简化了电极连接结构。通过采取DBR材料对反光进行反射,收集背面发光,并且DBR材料对蓝光反射率可以有效的达到99%以上并且材料较稳定,因此使得工艺可以更好的实现。同时,Micro-LED点亮后存在串扰现象,可通过第一导电层50结合第二导电层70的金属结构实现隔光作用及聚光作用,避免了相邻LED单元20之间的光串扰。

在一些实施例中,以共阴极微型发光二极管显示装置100为例,制备方法具体包括:先在基板表面镀一层键合层30,然后在LED半导体层90上形成透明导电层80、布拉格反射器层40和键合层30;对LED半导体层90以及基板10两部分进行高温高压键合;对键合后的材料进行LED单元20掩膜制备;光刻后,进行整体干法刻蚀,刻蚀需要将布拉格反射器层40刻穿至键合层30,形成LED单元20;对LED单元20进行第一导电层30光刻掩膜,光刻掩膜至第一掺杂型半导体层201,然后将第一掺杂型半导体层201与键合层30进行接触;将第一掺杂型半导体层201与键合层30进行导电;光刻刻蚀基板10顶部键合层30;后续继续进行钝化层60以及第二导电层70的制备。

图6至图16示出了共阴极微型发光二极管显示装置100制备过程中不同阶段的横截面图。

参见图6和图7,先提供基板10,基板10中形成驱动电路,并且驱动电路与触点101连接,基板10为CMOS基板;然后在基板10上镀一层金属形成键合层30。

参见图8和图9,提供衬底11,衬底11可以采用蓝宝石、碳化硅、硅等;在衬底11上依次形成第二掺杂型半导体层202、有源层203和第一掺杂型半导体层201,以形成LED半导体层90;然后在第一掺杂型半导体层201上依次形成透明导电层80、布拉格反射器层40和键合层30;其中,在衬底11上形成LED半导体层90采用MOCVD技术完成整个外延过程,MOCVD技术是在低压的密闭腔室内,利用N

参见图10,将衬底11翻转使得基板10和布拉格反射器层40通过键合层30键合,键合采用的是金属键合方式;然后将位于顶部的衬底11移除,移除方法包括但不限于激光剥离、干法刻蚀、湿法刻蚀、机械抛光等。

参见图11和图12,在第二掺杂型半导体层202上形成第一掩膜层12,然后执行干法刻蚀去除第二掺杂型半导体层202的一部分、第一掺杂型半导体层201的一部分、透明导电层80的一部分、布拉格反射器层的一部分,以暴露出键合301,然后去除第一掩膜层12并形成间隔的第一凸起;间隔的第一凸起中包括由第一掺杂型半导体层201、第二掺杂型半导体层202和有源层20组成的台阶结构,其可以作为LED单元20,LED单元20呈阵列分布,且触点101位于LED单元20的正下方。

参见图13和图14,在第一凸起上制备第二掩膜层13,然后沉积第一导电层50,使第一导电层50覆盖布拉格反射器层40的侧壁并分别与LED单元20、透明到导电层80和键合层30电性连接,最后去除第二掩膜层13,得到第二凸起。

参见图15和图16,在第二凸起上制备第三掩膜层14,然后刻蚀键合层30以暴露出基板10,并去除第三掩膜层14,得到第四凸起。

参见图2,先形成钝化层60,钝化层60覆盖所述LED单元20的侧面、第一导电层50以及键合层30的侧壁;然后形成第二导电层70,第二导电层70覆盖钝化层60和基板10,并将相邻的LED单元20的第二掺杂型半导体层202电性连接;接着在第二导电层70形成暴露第二掺杂型半导体层202的开口701,形成如图2所示的共阴极微型发光二极管显示装置100。

可以理解的是,本实施例提供的共阳极微型发光二极管显示装置200的制备过程与共阴极微型发光二极管显示装置100相似,不同之处在于,需要使触点101位于LED单元20之间,执行刻蚀操作以暴露触点101,使触点101与对应的LED单元20的第二掺杂型半导体层202通过二导电层70电性连接,同时使第一导电层50与对应的第一掺杂型半导体层201电性连接即可。

本申请通过在布拉格反射器层40的侧壁设置第一导电层50,保证了布拉格反射器层40的完整性,提高了布拉格反射器层40的反光能力以及LED单元20的亮度;同时,第一导电层50采用侧壁环绕的方式直接将LED单元20和键合层30电性连接,提高了LED单元20与键合层30的接触面积,从而降低了LED单元20的接触电阻,保证了LED单元20的稳定性;此外,位于布拉格反射器层40侧壁的第一导电层50还可以对部分位于布拉格反射器层40中未被反射的光线进行阻挡,使光线返回至LED单元内,减少光线的损失并进一步提高LED单元20的发光亮度;第二导电层70覆盖在LED单元20的侧面,可以进一步避免相邻LED单元20之间的光串扰。

在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本发明进行了详细介绍,本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想;本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

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