CN109786429B

CN109786429B - 一种混合发光二极管及其制作方法

Info

Publication number: CN109786429B
Application number: CN201910086756.5A
Authority: CN
Inventors: 廖良生; 祝晓钊; 梁舰; 王徐亮; 王波; 田启生
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2039-01-29
Also published as: CN109786429A

Abstract

本发明公开了一种混合发光二极管，包括驱动电路、LED层和OLED层，将所述LED层通过键合层键合到所述驱动电路的第一阳极上，所述LED层上设有连接层，所述OLED层设置在所述连接层上，本发明可用于制作混合发光二极管。

Description

一种混合发光二极管及其制作方法

技术领域

本发明涉及光电领域，具体涉及一种混合发光二极管及其制作方法。

背景技术

近几年，MicroLED研究非常火热，有机会作为下一代显示技术替代目前的LCD和OLED技术。MicroLED的优势在于其蓝光器件效率高，而绿光和红光效率不够，成为制约其性能的关键指标，而且在显示屏的应用中，难以使用光取出层来提高绿光和红光的效率。同时由于MicroLED全彩化技术并不成熟，因此MicroLED尚未实现产业化。另一方面，OLED显示技术，其蓝光效率和寿命目前无法达到红绿光的水平，成为目前OLED技术中的瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种混合发光二极管及其制作方法，其能整合蓝光LED和红绿OLED器件结构以及工艺，实现高效RGB叠层白光器件并最终实现高效全彩Micro Hybrid LED器件(Micro HLED)。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种混合发光二极管，包括驱动电路、LED层和OLED层，将所述LED层通过键合层键合到所述驱动电路的第一阳极上，所述LED层上设有连接层，所述OLED层设置在所述连接层上。

进一步的，可选地，所述OLED层包括依次设置在所述连接层上的OLED有机层、半透明阴极、CPL层、薄膜封装层和RGB彩膜层。

可选地，所述LED层和所述第一阳极被分割成多个分立单元,且所述分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱，所述连接层设置在所述LED层和所述间隔柱上；所述连接层由两层有机层组成，靠近所述LED层的一层由有机电子传输层材料掺杂碱金属或者碱金属的化合物形成，靠近所述OLED有机层的一层由有机空穴传输层材料或者有机空穴传输层材料掺杂强吸电子材料形成。

可选地，所述LED层、连接层和所述第一阳极被分割成多个分立单元,且所述分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱，所述OLED层设置在所述间隔柱和所述连接层上；所述连接层为两层结构，靠近所述LED层的一层由功函数小于或者等于4.5的金属氧化物、金属氮化物、金属或者上述材料的混合物形成，靠近所述OLED有机层的一层由功函数大于或者等于4.6的金属氧化物、金属氮化物、金属或者上述材料的混合物形成。

可选地，所述LED层、连接层和所述第一阳极被分割成多个分立单元,且所述分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱；所述连接层包括并列设置在所述分立单元的LED层上的金属电极和透明绝缘层，所述金属电极和所述透明绝缘层上形成有第二阳极；所述分立单元为亚像素；所述金属电极包括金属氧化物、金属、金属氮化物或者上述材料的混合物且能与n型所述LED层形成欧姆接触的材料构成，面积为所述亚像素面积的五十分之一至二分之一，可通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成；所述透明绝缘层由透明绝缘材料构成；所述第二阳极由功函数大于或者等于4.6的金属氧化物、金属、金属氮化物或者上述材料的混合物，通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成。

更可选地，所述LED层包括由上往下依次形成的N型GaN、MQW和P型GaN。

一种混合发光二极管制作方法，包括

步骤S1：通过MOCVD工艺在第一基板上制作LED层；

步骤S2：在第二基板上制作驱动电路；

步骤S3：将所述第一基板上的所述LED层采用倒装方式或者巨量转移方式并通过键合层键合到所述第二基板的所述驱动电路的第一阳极上；

步骤S4：通过研磨方式去除所述第一基板上的所述LED层的衬底部分；

步骤S5：在LED层上形成连接层；

步骤S6：通过热蒸镀或者涂布方式在所述连接层上依次形成OLED有机层、半透明阴极和CPL层；

步骤S7：通过PECVD或者ALD方法并采用喷墨打印方式形成无机-有机-无机交替的薄膜封装层；

步骤八S8：通过涂布、曝光、显影的方法在所述薄膜封装层上形成图案化

RGB彩膜层。

可选地，在所述步骤S4之后，所述步骤S5之前还有：

步骤S41：通过蚀刻方式使所述LED层和所述第一阳极图形化，以及

步骤S42：在图形化的间隙中填充绝缘物形成间隔柱。

可选地，在所述步骤S5之后，所述步骤S6之前还有：

步骤S51：通过干刻或者湿刻的方法使所述连接层、所述LED层和所述第一阳极图形化，以及

步骤S52：在图形化的间隙中填充绝缘物形成间隔柱。

更可选地，图形化的所述连接层包括形成在所述LED层上的金属电极和透明绝缘层，所述金属电极和所述透明绝缘层上形成有第二阳极，所述连接层通过磁控溅射、CVD或热蒸镀方法形成。

本发明的有益效果：本发明整合蓝光LED和红绿OLED器件结构和工艺，实现高效RGB叠层白光器件并最终实现全彩Micro Hybrid LED器件，效率高，使用寿命长，能耗低，市场运用前景广。

附图说明

图1是本发明一种混合发光二极管的结构示意图一；

图2是本发明一种混合发光二极管的结构示意图二；

图3是本发明一种混合发光二极管的结构示意图三。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一：

请参见图1所示，本实施例公开了一种混合发光二极管，包括驱动电路21、LED层10和OLED层，LED层10包括由上往下依次形成的N型GaN11、MQW12和P型GaN13，将LED层10通过键合层14键合到驱动电路21的第一阳极22上，LED层10上设有连接层30，OLED层设置在连接层30上，OLED层包括依次设置在连接层30上的OLED有机层41、半透明阴极42、CPL层43、薄膜封装层51和RGB彩膜层61；

LED层10和第一阳极22被分割成多个分立单元且分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱71，连接层30设置在所有LED层10和间隔柱71上，连接层30由两层有机层组成，靠近LED层10的一层由有机电子传输层材料掺杂碱金属或者碱金属的化合物通过热蒸镀、溶液涂布或者喷墨打印形成，如Alq₃:Mg，Alq₃:Li，TPBI:Li，Bphen:Cs₂CO₃，Bphen:Li等；靠近OLED有机层41的一层由有机空穴传输层材料或者有机空穴传输层材料掺杂强吸电子材料通过热蒸镀、溶液涂布或者喷墨打印形成，例如：m-MTDATA:F4-TCNQ，NPB:F4-TCNQ，NPB:FeCl₃，NPB:WO₃，HAT-CN，NDP-9等；

一种混合发光二极管制作方法，包括

步骤S1：通过MOCVD工艺在第一基板上制作LED层10；

步骤S2：在第二基板上制作驱动电路21；

步骤S3：将第一基板上的LED层10采用倒装方式或者巨量转移方式并通过键合层14键合到第二基板的驱动电路21的第一阳极22上，键合层14材料采用Au/Ni等LED常用键合材料，工艺条件：压力为7.1Mpa和温度为420°或者其他常用键合工艺条件；

步骤S4：通过研磨方式去除第一基板上的LED层10的衬底部分；

步骤S5：在LED层10上形成连接层30；

步骤S6：通过热蒸镀或者涂布方式在连接层30上依次形成OLED有机层41、半透明阴极42和CPL层43；

步骤S7：通过PECVD或者ALD方法并采用喷墨打印方式形成无机-有机-无机交替的薄膜封装层51；

步骤S8：通过涂布、曝光、显影的方法在薄膜封装层51上形成RGB彩膜层61；

在步骤S4之后，步骤S5之前还有步骤S41：通过蚀刻方式使LED层10和第一阳极22图形化，以及步骤S42：在图形化的间隙中填充绝缘物形成间隔柱71，绝缘物可采用SiO、SiN、BM、polyimide等绝缘材料，步骤S5中，连接层30通过热蒸镀或者涂布的方法形成。

实施例二：

请参见图2所示，本实施例公开了一种混合发光二极管，包括驱动电路21、LED层10和OLED层，LED层10包括由上往下依次形成的N型GaN11、MQW12和P型GaNk13，将LED层10通过键合层14键合到驱动电路21的第一阳极22上，LED层10上设有连接层30，OLED层设置在连接层30上，OLED层包括依次设置在连接层30上的OLED有机层41、半透明阴极42、CPL层43、薄膜封装层51和RGB彩膜层61；

LED层10、连接层30和第一阳极22被分割成多个分立单元且分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱71，OLED层设置在所有间隔柱71和连接层30上，连接层30为两层结构，靠近LED层10的一层由功函数小于或者等于4.5的金属氧化物、金属氮化物、金属或者上述材料的混合物通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成，例如ZnO、TiO、Al、Mg:Ag、Ag、Ti等，靠近OLED有机层41的一层由功函数大于或者等于4.6的金属氧化物、金属氮化物、金属或者上述材料的混合物通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成，例如ITO、TiN、Au、Ni、Mo、Cr、Ag:Au等导电性较好的材料。

一种混合发光二极管制作方法，包括

步骤S1：通过MOCVD工艺在第一基板上制作LED层10；

步骤S2：在第二基板上制作驱动电路21；

步骤S3：将第一基板上的LED层10采用倒装方式或者巨量转移方式并通过键合层14键合到第二基板的驱动电路21的第一阳极22上，键合层14材料采用Au/Ni等LED常用键合材料，工艺条件：压力为7.1Mpa和温度为420°；

步骤S4：通过研磨方式去除第一基板上的LED层10的衬底部分；

步骤S5：在LED层10上形成连接层30；

在实施步骤S5之后，步骤S6之前还有步骤S51：通过干刻或者湿刻的方法使连接层30、LED层10和第一阳极22图形化，以及步骤S52：在图形化的间隙中填充绝缘物形成间隔柱71，具体的，步骤S51中，连接层30通过磁控溅射、CVD或热蒸镀方法形成，连接层30选择：透明、导电性好、稳定不容易被氧化的材料，如ZnO/ITO、TiO₂/ITO、Al/TiN、Al/Au、Al/Ag/Au、Ti/ITO、Ti/Ag/TiN，绝缘物可采用SiO、SiN、BM、polyimide等绝缘材料。

实施例三：

请参见图2所示，本实施例公开了一种混合发光二极管，包括驱动电路21、LED层10和OLED层，LED层10包括由上往下依次形成的N型GaN11、MQW12和P型GaN13，将LED层10通过键合层14键合到驱动电路21的第一阳极22上，LED层10上设有连接层30，OLED层设置在连接层30上，OLED层包括依次设置在连接层30上的OLED有机层41、半透明阴极42、CPL层43、薄膜封装层51和RGB彩膜层61；

LED层10、连接层30和第一阳极22被分割成多个分立单元且分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱71，连接层30包括并列设置在分立单元的LED层10上的金属电极31和透明绝缘层32，金属电极31和透明绝缘层32上形成有第二阳极33；分立单元为亚像素，金属电极31包括金属氧化物、金属、金属氮化物或者上述材料的混合物且能与n型LED层10形成欧姆接触的材料，面积为亚像素面积的五十分之一至二分之一，可通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成，例如ZnO、TiO、Al、Mg:Ag、Ag、Ti、TiN等；透明绝缘层32由透明绝缘材料构成，如SiO、SiN、氧化铝、聚酰亚胺、环氧树脂等；第二阳极33由功函数大于或者等于4.6的金属氧化物、金属、金属氮化物或者上述材料的混合物，通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成，例如ITO、TiN、Au、Ni、Mo、Cr、Ag:Au等导电性较好的材料，形成的膜层可见光光学透过率需大于或者等于40％；

一种混合发光二极管制作方法，包括

步骤S1：通过MOCVD工艺在第一基板上制作LED层10；

步骤S2：在第二基板上制作驱动电路21；

步骤S4：通过研磨方式去除第一基板上的LED层10的衬底部分；

步骤S5：在LED层10上形成连接层30；

在实施步骤S5之后，步骤S6之前还有步骤S51：通过干刻或者湿刻的方法使连接层30、LED层10和第一阳极22图形化，以及步骤S52：并在图形化的间隙中填充绝缘物形成间隔柱71，步骤S5中，连接层30包括形成在LED层10上的金属电极31和透明绝缘层32，金属电极31可以为Al、Ti、TiN，金属电极31的面积为亚像素面积的五十分之一至二分之一；透明绝缘层32可以为氧化硅、氮化硅，金属电极31和透明绝缘层32上形成有第二阳极33，第二阳极33可以为ITO、Ag/Au、TiN/Al/TiN，连接层30通过磁控溅射、CVD或热蒸镀方法形成，绝缘物可采用SiO、SiN、BM、polyimide等绝缘材料；

进一步的，透明绝缘层32通过ALD、CVD、PECVD或涂布方法形成。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种混合发光二极管，其特征在于，包括驱动电路、LED层和OLED层，将所述LED层通过键合层键合到所述驱动电路的第一阳极上，所述LED层上设有连接层，所述OLED层设置在所述连接层上；所述LED层、连接层和所述第一阳极被分割成多个分立单元，且所述分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱，所述OLED层设置在所述间隔柱和所述连接层上；所述连接层为两层结构，靠近所述LED层的一层由功函数小于或者等于4.5的金属氧化物、金属氮化物、金属或者上述材料的混合物形成，靠近所述OLED有机层的一层由功函数大于或者等于4.6的金属氧化物、金属氮化物、金属或者上述材料的混合物形成。

2.如权利要求1所述的一种混合发光二极管，其特征在于，所述OLED层包括依次设置在所述连接层上的OLED有机层、半透明阴极、CPL层、薄膜封装层和RGB彩膜层。

3.一种混合发光二极管，其特征在于，包括驱动电路、LED层和OLED层，将所述LED层通过键合层键合到所述驱动电路的第一阳极上，所述LED层上设有连接层，所述OLED层设置在所述连接层上；所述LED层、连接层和所述第一阳极被分割成多个分立单元,且所述分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱；所述连接层包括并列设置在所述分立单元的LED层上的金属电极和透明绝缘层，所述金属电极和所述透明绝缘层上形成有第二阳极；所述分立单元为亚像素；所述金属电极包括金属氧化物、金属、金属氮化物或者上述材料的混合物且能与n型所述LED层形成欧姆接触的材料构成，面积为所述亚像素面积的五十分之一至二分之一，可通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成；所述透明绝缘层由透明绝缘材料构成；所述第二阳极由功函数大于或者等于4.6的金属氧化物、金属、金属氮化物或者上述材料的混合物，通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成。

4.如权利要求1或3所述的一种混合发光二极管，其特征在于，所述LED层包括由上往下依次形成的N型GaN、MQW和P型GaN。

5.一种混合发光二极管制作方法，其特征在于：包括

步骤S1：通过MOCVD工艺在第一基板上制作LED层；

步骤S2：在第二基板上制作驱动电路；

步骤S5：在LED层上形成连接层；

步骤八S8：通过涂布、曝光、显影的方法在所述薄膜封装层上形成图案化RGB彩膜层；

其中，所述LED层、连接层和所述第一阳极被分割成多个分立单元，且所述分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱，所述OLED层设置在所述间隔柱和所述连接层上；所述连接层为两层结构，靠近所述LED层的一层由功函数小于或者等于4.5的金属氧化物、金属氮化物、金属或者上述材料的混合物形成，靠近所述OLED有机层的一层由功函数大于或者等于4.6的金属氧化物、金属氮化物、金属或者上述材料的混合物形成。

6.如权利要求5所述的一种混合发光二极管制作方法，其特征在于，在所述步骤S5之后，所述步骤S6之前还有：

步骤S52：在图形化的间隙中填充绝缘物形成间隔柱。

7.一种混合发光二极管制作方法，其特征在于：包括

步骤S1：通过MOCVD工艺在第一基板上制作LED层；

步骤S2：在第二基板上制作驱动电路；

步骤S5：在LED层上形成连接层；

步骤八S8：通过涂布、曝光、显影的方法在所述薄膜封装层上形成RGB彩膜层；

其中，所述LED层、连接层和所述第一阳极被分割成多个分立单元,且所述分立单元之间通过填充绝缘物形成间隔柱；所述连接层包括并列设置在所述分立单元的LED层上的金属电极和透明绝缘层，所述金属电极和所述透明绝缘层上形成有第二阳极；所述分立单元为亚像素；所述金属电极包括金属氧化物、金属、金属氮化物或者上述材料的混合物且能与n型所述LED层形成欧姆接触的材料构成，面积为所述亚像素面积的五十分之一至二分之一，可通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成；所述透明绝缘层由透明绝缘材料构成；所述第二阳极由功函数大于或者等于4.6的金属氧化物、金属、金属氮化物或者上述材料的混合物，通过PVD、磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发形成。

8.如权利要求7所述的一种混合发光二极管制作方法，其特征在于，图形化的所述连接层包括形成在所述LED层上的金属电极和透明绝缘层，所述金属电极和所述透明绝缘层上形成有第二阳极，所述连接层通过磁控溅射、CVD或热蒸镀方法形成。