CN111223885A - 显示装置和制造其的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了显示装置和制造其的方法。该显示装置包括：支撑基板；驱动层，提供在支撑基板上并且包括配置为对像素电极施加电力的驱动元件；以及提供在驱动层上的发光层。

Description

显示装置和制造其的方法
技术领域
本公开涉及高分辨率显示装置和制造其的方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器等广泛用作显示装置。近年来，用于制造使用微LED的高分辨率显示装置的技术已引起了关注。LED具有诸如低功耗和环境友好的优点。由于这些优点，工业需求正在增加。
通过形成LED和诸如薄膜晶体管(TFT)或互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管的驱动器并将驱动器接合到LED，可以制造微LED显示器。在这种情况下，在接合期间可能在电连接部分中发生缺陷，并且可能由于热失配发生接合不稳定。
发明内容
提供了高分辨率显示装置。
提供了制造高分辨率显示装置的方法。
额外的方面将在下面的描述中部分地阐述，并且将部分地自该描述明显，或者可以通过所给出的实施方式的实践而被了解。
根据本公开的一方面，提供了一种显示装置，其包括：支撑基板；提供在支撑基板上的驱动层，驱动层包括配置为对像素电极施加电力的驱动元件，像素电极被配置为对多个子像素施加电力；以及发光层，包括提供在驱动层上的第一半导体层、有源层和第二半导体层。
该显示装置还可以包括在支撑基板和驱动层之间的接合层。
该显示装置还可以包括提供在驱动层和发光层之间的像素电极。
该显示装置还可以包括提供在发光层上的公共电极。
支撑基板可以包括硅基板、玻璃基板、蓝宝石基板或涂覆有SiO2的硅基板。
驱动元件可以包括晶体管、薄膜晶体管(TFT)或高电子迁移率晶体管(HEMT)。
像素电极可以被配置为反射从有源层发射的光。
像素电极可以包括Ag、Au、Al、Cr、Ni、或包括Ag、Au、Al、Cr和Ni中的至少一种的合金。
发光层可以包括隔离结构，该隔离结构被配置为对应于所述多个子像素地划分第一半导体层、有源层和第二半导体层。
该显示装置还可以包括提供在驱动层的与隔离结构对应的区域中的电流阻挡层。
公共电极可以包括透明电极。
公共电极可以包括提供在所述多个子像素之中的相邻子像素之间的沟槽结构。
在剖视图中，沟槽结构的底表面可以在有源层的面对第二半导体层的顶表面之上。
第二半导体层可以具有精细图案结构。
该显示装置还可以包括多个颜色转换层，所述多个颜色转换层被配置为将从发光层发射的光转换成不同颜色的光。
该显示装置还可以包括在所述多个颜色转换层之间被提供有反射膜的分隔壁。
根据本公开的另一方面，提供了一种显示装置，其包括：支撑基板；驱动层，提供在支撑基板上并且包括驱动元件；发光层，包括堆叠在驱动层上的第一半导体层、有源层和第二半导体层，发光层具有隔离结构，该隔离结构被配置为划分从有源层发射的光以形成多个子像素；第一电极，电连接到第一半导体层；以及第二电极，电连接到第二半导体层。
该显示装置还可以包括提供在支撑基板和驱动层之间的接合层。
第二电极可以包括公共电极。
第二电极可以包括透明电极并且设置为覆盖第二半导体层。
第二电极可以包括不透明电极、以及配置为透过从有源层发射的光的窗口区域。
第二电极可以包括提供在所述多个子像素之中的相邻子像素之间的沟槽结构。
第二电极的沟槽结构可以被配置为反射从有源层横向发射的光。
在剖视图中，第二电极的沟槽结构的底部可以在有源层的面对第二半导体层的表面之上。
隔离结构可以包括离子注入区域。
该显示装置还可以包括多个颜色转换层，所述多个颜色转换层被配置为将从发光层发射的光转换成不同颜色的光。
接合层可以直接提供在支撑基板和驱动层之间。
根据本公开的另一方面，提供了一种制造显示装置的方法，该方法包括：在外延基板上形成第一半导体层；在第一半导体层上形成有源层；在有源层上形成第二半导体层；将有源层分成多个子像素；在第二半导体层上形成第一电极；形成驱动层，该驱动层包括电连接到第一电极的驱动元件；将驱动层接合到支撑基板上；去除外延基板；以及在第一半导体层上形成第二电极。
将有源层分成所述多个子像素可以包括在所述多个子像素之中的相邻子像素之间形成离子注入区域。
第一电极可以包括反射光的反射材料。
驱动层可以通过熔融接合或直接接合而接合到支撑基板。
第二电极可以形成为公共电极。
第二电极可以形成为覆盖第二半导体层的透明电极。
第二电极可以形成为不透明电极并且包括窗口区域以透过从有源层发射的光。
第二电极可以包括形成在相邻子像素之间的沟槽结构。
第二电极的沟槽结构可以形成为反射从有源层横向发射的光。
在剖视图中，第二电极的沟槽结构的底部可以在有源层的面对第二半导体层的表面之上。
该方法还可以包括形成多个颜色转换层，所述多个颜色转换层被配置为将从有源层发射的光转换成不同颜色的光，从而对应于所述多个子像素。
第一电极可以形成为面对有源层。
该方法还可以包括在对应于有源层的位置处在第二半导体层中形成精细图案结构。
根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，其包括：支撑基板；驱动层，以倒装芯片方式提供在支撑基板上，驱动层包括多个驱动元件，所述多个驱动元件中的每个被配置为驱动多个子像素之中的子像素；以及提供在驱动层上的发光层，发光层被分成所述多个子像素。
根据本公开的另一方面，提供了一种形成一体式半导体器件的方法，其包括：形成发光层，发光层被分成多个子像素；在发光层上形成驱动层，驱动层包括多个驱动元件，所述多个驱动元件中的每个被配置为驱动所述多个子像素之中的子像素；以及使用倒装芯片方法将驱动层接合到支撑基板。
附图说明
这些和/或另外的方面将由以下结合附图对实施方式的描述变得明显并且更容易理解，附图中：
图1示意性地示出了根据一实施方式的显示装置；
图2示出了根据另一实施方式的显示装置；
图3示出了在图2所示的显示装置中进一步提供颜色转换层的结构；
图4示出了其中根据一实施方式的在图3所示的显示装置中电极结构被改变的示例；
图5示出了根据另一实施方式的显示装置；
图6示出了其中在图5所示的显示装置中进一步提供颜色转换层的结构；
图7至图16示出了根据一实施方式的制造显示装置的方法；
图17示出了根据一实施方式的在显示装置中形成透明电极的方法；
图18示出了在图16所示的结构上形成颜色转换层的方法；以及
图19和图20示出了根据另一实施方式的制造显示装置的方法。
具体实施方式
现在将详细参照其示例在附图中示出的实施方式，其中同样附图标记始终指同样的元件。在这方面，本公开的实施方式可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于这里阐明的描述。因此，下面通过参照附图仅描述了实施方式来说明方面。
在下文中，将参照附图描述根据各种各样的实施方式的显示装置及制造其的方法。为了清楚和便于说明，附图中部件的尺寸可以被夸大。而且，将理解，虽然这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种部件，但是这些部件不应受这些术语限制。这些部件仅用于将一个部件与另一个部件区分开。
当在此使用时，单数形式“一”和“该”旨在还包括复数形式，除非上下文清楚地另行指示。还将理解，术语“包括”、“包含”和“具有”当在此使用时指明所陈述的元件的存在，但不排除其它元件的存在或添加，除非另外定义。为了清楚和便于说明，附图中部件的尺寸或厚度可以被夸大。将理解，当某一材料层被称为“在”一基板或另一层“上”时，它可以直接形成在所述基板或所述另一层上，或者可以存在居间层。在以下实施方式中，构成每层的材料仅是示例，可以使用其它材料。
图1示意性地示出了根据一实施方式的显示装置100。
参照图1，显示装置100包括多个像素。为方便起见，在图1中仅示出了一个像素作为示例。像素可以是用于显示图像的单元。每个像素可以包括发射不同颜色的子像素。根据从每个子像素发射的光和颜色的量，可以显示图像。例如，每个像素可以包括第一子像素SP1、第二子像素SP2和第三子像素SP3。
显示装置100可以包括支撑基板110、提供在支撑基板110上的驱动层130、以及提供在驱动层130上的发光层140。
支撑基板110可以包括支撑其上的驱动层130的基板。支撑基板110可以不包括生长基板。根据一实施方式，支撑基板110不是生长基板。支撑基板110的示例可以包括硅基板、玻璃基板、蓝宝石基板和涂覆有SiO2的硅基板。然而，这仅是示例，并且支撑基板110可以包括其它各种材料
驱动层130可以包括驱动发光层140的驱动元件135。驱动元件135可以包括例如晶体管、薄膜晶体管(TFT)或高电子迁移率晶体管(HEMT)。驱动层130还可以包括至少一个绝缘层132。
根据一实施方式，接合层120可以提供在支撑基板110和驱动层130之间。接合层120将驱动层130接合到支撑基板110，并且可以包括例如粘合层或直接接合层。粘合层可以包括例如环氧树脂、旋涂玻璃(SOG)或苯并环丁烯(BCB)。直接接合层可以通过例如等离子体或离子束处理形成。接合层120将驱动层130物理地接合到支撑基板110。接合层120可以通过不需要电连接的接合方法将驱动层130接合到支撑基板110。
发光层140可以包括微发光二极管(LED)阵列。发光层140可以包括顺序堆叠的第一半导体层142、有源层143和第二半导体层145。
第一半导体层142可以包括第一类型的半导体。例如，第一半导体层142可以包括p型半导体。第一半导体层142可以包括III-V族p型半导体，例如p-GaN。第一半导体层142可以具有单层结构或多层结构。
有源层143可以提供在第一半导体层142的上表面上。有源层143可以通过电子和空穴的结合而产生光。有源层143可以具有多量子阱(MQW)结构或单量子阱(SQW)结构。有源层143可以包括III-V族半导体，例如GaN。
第二半导体层145可以提供在有源层143的上表面上。第二半导体层145可以包括例如n型半导体。第二半导体层145可以包括p型半导体。第二半导体层145可以包括III-V族n型半导体，例如n-GaN。第二半导体层145可以具有单层结构或多层结构。
发光层140可以具有隔离结构147，使得来自有源层143的光以子像素为单位发射。换言之，发光层140可以在相邻的子像素之间具有隔离结构147。隔离结构147可以是例如离子注入区域。该离子注入区域中的离子可以包括例如氮(N)离子、硼(B)离子、氩(Ar)离子或磷(P)离子。因为在离子注入区域中不注入电流，所以从离子注入区域不发射光。当隔离结构147被配置为离子注入区域时，发光层140可以在没有台面(mesa)结构的情况下形成。换言之，隔离结构147允许发光层140实现微发光元件阵列结构而无需蚀刻工艺。因为不使用蚀刻工艺，所以可以制造具有小尺寸的子像素，并且可以制造高分辨率微发光元件阵列。
可以提供电连接到第一半导体层142的第一电极141，并且可以提供电连接到第二半导体层145的第二电极146。第一电极141可以包括像素电极，第二电极146可以是公共电极。当第一半导体层142和第二半导体层145分别包括p型半导体和n型半导体时，第一电极141和第二电极146可以分别是p型电极和n型电极。驱动元件135电连接到第一电极141，并且第一电极141的电源接通/关闭可以由驱动元件135控制。因此，驱动元件135能选择性地驱动多个子像素SP1、SP2和SP3之中的至少一个期望的子像素。
第一电极141可以包括反射材料，从而反射从有源层143向下发射的光。第一电极141可以包括例如Ag、Au、Al、Cr、Ni或其合金。第二电极146可以包括透明电极或不透明电极。所述透明电极可以包括例如铟锡氧化物(ITO)、锌氧化物(ZnO)、铟锌氧化物(IZO)或铟镓锌氧化物(IGZO)。当第二电极146是透明电极时，第二电极146可以设置为完全覆盖第二半导体层145。当第二电极146是不透明电极时，显示装置100还可以包括窗口区域149，从而透射从有源层143发射的光。
多个颜色转换层151、152和153可以提供在发光层140上，从而凭借从有源层143发射的光发射不同颜色的光。有源层143可以发射例如蓝光。然而，从有源层143发射的光不限于此，并且可以使用具有其它波长的光，只要该光能够激发颜色转换层151、152和153。颜色转换层151、152和153可以对应于子像素SP1、SP2和SP3来提供。颜色转换层151、152和153可以包括例如蓝色转换层、绿色转换层和红色转换层。蓝色转换层151可以对应于蓝色子像素来提供，绿色转换层152可以对应于绿色子像素来提供，并且红色转换层153可以对应于红色子像素来提供。
蓝色转换层151可以是透射层，其包括用于发射蓝光或透过从有源层143发射的蓝光的材料。
当从有源层143发射蓝光时，蓝色转换层151可以透过从有源层143发射的光并将该光发射到外部。蓝色转换层151还可以包括具有优异透射特性的光散射剂或光致抗蚀剂。
绿色转换层152可以将从有源层143发射的光转换成绿光，然后发射绿光。绿色转换层152可以包括例如具有预定尺寸并由蓝光激发以发射绿光的量子点(QD)。所述QD可以具有拥有核部分和壳部分的核-壳结构，并且还可以具有没有壳的颗粒结构。核-壳结构可以具有单壳或多壳。多壳可以是例如双壳。
所述QD可以包括例如从II-VI族半导体、III-V族半导体、IV-VI族半导体、IV族半导体和石墨烯量子点中选择的至少一种。作为具体示例，所述QD可以包括从Cd、Se、Zn、S和InP中选择的至少一种，但不限于此。每个所述QD可以具有几十nm或更小的直径，例如，约10nm或更小的直径。另外，绿色转换层152可以包括由从有源层143发射的光激发以发射绿光的磷光体。另一方面，绿色转换层152还可以包括具有优异透射特性的光致抗蚀剂或均匀地发射绿光的光散射剂。
红色转换层153可以将从有源层143发射的蓝光转换成红光，然后发射红光。红色转换层153可以包括具有预定尺寸并由蓝光激发以发射红光的QD。另外，红色转换层153可以包括由从有源层143发射的蓝光B激发以发射红光的磷光体。另一方面，红色转换层153还可以包括光致抗蚀剂或光散射剂。
分隔壁150可以提供在蓝色转换层151、绿色转换层152和红色转换层153之间。反射膜155可以进一步提供在分隔壁150的侧表面上，以提高由每个颜色转换层转换和发射的光的效率。或者，分隔壁150可以包括吸收光的黑矩阵。该黑矩阵可以防止蓝色转换层151、绿色转换层152和红色转换层153之间的串扰，从而提高对比度。
在这样的结构中，例如，当驱动对应于蓝色子像素SP1的驱动元件135并且在对应于蓝色子像素SP1的第一电极141与用作公共的第二电极146之间施加预定电压时，从位于蓝色转换层151之下的有源层143发射蓝光。当该蓝光入射在蓝色转换层151上时，蓝色转换层151向外部发射蓝光。另外，例如，当驱动对应于绿色子像素SP2的驱动元件135并且在对应于绿色子像素SP2的第一电极141与第二电极146之间施加预定电压时，从位于绿色转换层152之下的有源层143发射蓝光。当该蓝光入射在绿色转换层152上时，绿色转换层152向外部发射绿光。
另外，例如，当驱动对应于红色子像素SP3的驱动元件135并且在对应于红色子像素SP3的第一电极141与第二电极146之间施加预定电压时，从位于红色转换层153之下的有源层143发射蓝光。该蓝光穿过红色转换层153并被发射到外部。
根据该实施方式，可以实现具有提高的光效率的高分辨率显示装置。为了实现一显示装置，有必要分别形成驱动层和发光层，并将驱动层和发光层接合。在这种情况下，不容易将驱动层电连接到发光层。另外，如果减小子像素的尺寸来增加分辨率，则可能增加驱动层和发光层的对准错误率。相比之下，在公开的一个或更多个实施方式中，因为驱动层和发光层是一体地制造的，所以驱动层和发光层之间的电连接特性优异，并且发光层的隔离结构减小子像素的尺寸，从而提高分辨率。
因为根据该实施方式的显示装置包括相邻子像素之间的隔离结构147，所以可以防止从第一电极注入的电流扩散到相邻的子像素。另外，因为没有用于分离子像素的台面蚀刻工艺，所以可以提高显示装置的内部量子效率。另外，因为驱动层130设置在发光层140之下，所以可以增大发光面积，因而可以提高发光效率。
图2示出了根据另一实施方式的显示装置200。
显示装置200可以包括第一子像素SP1、第二子像素SP2和第三子像素SP3。第一子像素SP1、第二子像素SP2和第三子像素SP3可以分别发射不同的彩色光。显示装置200可以包括支撑基板210、提供在支撑基板210上的驱动层230、以及提供在驱动层230上的发光层240。
支撑基板210可以不包括生长基板，但是可以包括支撑驱动层230的基板。基板210的示例可以包括硅基板、玻璃基板、蓝宝石基板和涂覆有SiO2的硅基板。然而，这仅是示例，并且基板210可以包括其它各种材料。
驱动层230可以针对每个子像素包括驱动发光层240的驱动元件235。驱动元件235可以包括例如晶体管、TFT或HEMT。例如，驱动元件235可以包括栅电极G、源电极S和漏电极D。驱动层230还可以包括至少一个绝缘层。例如，所述至少一个绝缘层可以包括第一绝缘层231和第二绝缘层232。第一绝缘层231可以是例如栅极氧化物。第三绝缘层237可以进一步提供在驱动层230和发光层240之间。
接合层220可以提供在支撑基板210和驱动层230之间。接合层220将驱动层230接合到支撑基板210，并且可以包括例如粘合层或直接接合层。接合层220将驱动层230物理地接合到支撑基板210。接合层220可以通过不需要电连接的接合方法将驱动层230接合到支撑基板210。例如，接合层220可以在接合工艺中覆盖源电极S和漏电极D。
发光层240可以包括微发光元件阵列，例如微LED阵列。发光层240可以包括顺序堆叠的第一半导体层242、有源层243和第二半导体层245。
第一半导体层242可以包括第一类型的半导体。例如，第一半导体层242可以包括p型半导体。第一半导体层242可以包括III-V族p型半导体，例如p-GaN。第一半导体层242可以具有单层结构或多层结构。
有源层243可以提供在第一半导体层241的上表面上。有源层243可以通过电子和空穴的结合而产生光。有源层243可以具有MQW结构或SQW结构。有源层243可以包括III-V族半导体，例如GaN。有源层243可以包括二维薄膜结构，或者可以包括三维结构，例如棒或金字塔结构。
第二半导体层245可以提供在有源层243的上表面上。第二半导体层245可以包括例如n型半导体。第二半导体层245可以包括III-V族n型半导体，例如n-GaN。第二半导体层245可以具有单层结构或多层结构。
发光层240可以包括例如无机基(inorganic-based)微LED。可以针对每个子像素提供微LED。发光层240可以具有隔离结构247，使得来自有源层243的光以子像素为单位发射。换言之，发光层240可以具有在相邻子像素之间的隔离结构247。微LED结构可以通过隔离结构247分开。隔离结构247可以是例如离子注入区域。因为没有电流注入到离子注入区域中，所以不发光。离子注入区域通过注入诸如氮离子或硼离子的离子而形成，并且可以具有绝缘特性。在离子注入区域中，例如，可以以大约1012离子/cm2至1020离子/cm2的剂量注入离子。然而，这仅是示例，并且本公开不限于此。
可以提供电连接到第一半导体层242的第一电极241，并且可以提供电连接到第二半导体层245的第二电极246。第一电极241可以包括像素电极，并且第二电极246可以是公共电极。当第一半导体层242和第二半导体层245分别包括p型半导体和n型半导体时，第一电极241和第二电极246可以分别是p型电极和n型电极。驱动元件235电连接到第一电极241，并且第一电极241的电源接通/关闭可以由驱动元件235控制。因此，驱动元件235能选择性地驱动多个子像素SP1、SP2和SP3之中的至少一个期望的子像素。
第一电极241可以包括反射材料，从而反射从有源层243向下发射的光。第一电极241可以包括例如Ag、Au、Al、Cr、Ni或其合金。第一电极241可以包括像素电极并且可以独立地驱动子像素。第一电极241可以彼此分开并且可以设置为面对有源层243。电流阻挡层244可以进一步提供在第一电极241的两侧。电流阻挡层244可以防止电流泄漏到另一个相邻的子像素区域。电流阻挡层244可以包括例如硅氧化物或硅氮化物。电流阻挡层244可以提供在隔离结构247的下表面和第一电极241之间。电流阻挡层244可以对应于隔离结构247的下部设置。
绝缘层237可以进一步提供在驱动层230和发光层240之间。通路孔238可以进一步提供在绝缘层237中，使得驱动元件235和第一电极241彼此电连接。
第二电极246可以包括透明电极或不透明电极。所述透明电极可以包括例如ITO、ZnO、IZO或IGZO。当第二电极246包括透明电极时，第二电极246可以设置为完全覆盖第二半导体层245。这将在下面描述。当第二电极246包括不透明电极时，显示装置200还可以包括窗口区域249，从而透射从有源层243发射的光。窗口区域249可以提供在与有源层243对应的位置处。
第二半导体层245可以包括精细图案结构248。精细图案结构248可以提高提取效率。精细图案结构248可以提供在与有源层243对应的区域中。
隔离结构247可以具有从第一半导体层242起的预定厚度。隔离结构247可以具有足以防止电流通过第一电极241注入到相邻子像素的第一半导体层242中的厚度。因为从第一电极241注入到第一半导体层242的电流需要以子像素为单位进行控制并且电流可以整体注入到第二半导体层245中，所以隔离结构247可以不完全到达第二半导体层245的上表面。例如，隔离结构247可以具有等于或大于第一半导体层242的厚度与有源层243的厚度之和的厚度。或者，隔离结构247可以具有从第一半导体层242到第二半导体层245隔离的厚度。
在该实施方式中，从有源层243发射的光之中向下指向的光可以被第一电极241反射并向上指向。因为隔离结构247没有台面结构，所以从有源层243横向指向的光可以被向上指向而不被吸收或散射。因此，可以提高发光效率。另外，因为子像素的尺寸可以通过隔离结构247而减小，所以可以提高分辨率。另外，因为精细图案结构248提供在第二半导体层245中，所以可以提高外部量子效率。另外，本实施方式可以具有垂直电极结构，其中第一电极241和第二电极246相对于有源层243垂直地设置。因为第二电极246设置在有源层243之下，所以第二电极246可以在没有通路孔工艺的情况下形成。因此，电极可以在没有台面结构的情况下形成。
图3示出了在图2所示的结构中具有颜色转换层的显示装置200A。在图3中，被分配与图2的附图标记相同的附图标记的部件具有与参照图2描述的功能和配置基本相同的功能和配置，并且这里将省略其详细描述。
显示装置200A可以包括支撑基板210、驱动层230、发光层240和多个颜色转换层251、252和253。
所述多个颜色转换层251、252和253可以提供在发光层240上，从而凭借从发光层240的有源层243发射的光发射不同颜色的光。有源层243可以发射例如蓝光。然而，这仅是示例，并且也可以发射能够激发颜色转换层251、252和253的具有不同波长的光。颜色转换层251、252和253可以对应于各个SP1、SP2和SP3子像素来提供。颜色转换层251、252和253可以包括例如蓝色转换层251、绿色转换层252和红色转换层253。蓝色转换层251可以对应于蓝色子像素，绿色转换层252可以对应于绿色子像素，红色转换层253可以对应于红色子像素。
蓝色转换层251可以包括例如透射层，该透射层包括用于发射蓝光或透过从有源层243发射的蓝光的材料。
蓝色转换层251可以透过从有源层243发射的蓝光并将该蓝光发射到外部。蓝色转换层251还可以包括具有优异透射特性的光散射剂或光致抗蚀剂。
绿色转换层252可以凭借从有源层243发射的蓝光发射绿光。绿色转换层252可以包括具有预定尺寸并且被蓝光激发以发射绿光的QD。所述QD可以具有拥有核部分和壳部分的核-壳结构，并且也可以具有没有壳的颗粒结构。核-壳结构可以具有单壳或多壳。多壳可以是例如双壳。
所述QD可以包括例如从II-VI族半导体、III-V族半导体、IV-VI族半导体、IV族半导体和石墨烯量子点中选择的至少一种。作为具体示例，所述QD可以包括从Cd、Se、Zn、S和InP中选择的至少一种，但是所述QD不限于此。每个所述QD可以具有几十nm或更小的直径，例如，约10nm或更小的直径。另外，绿色转换层252可以包括被从有源层243发射的蓝光激发以发射绿光的磷光体。另一方面，绿色转换层252还可以包括具有优异透射特性的光致抗蚀剂或均匀地发射绿光的光散射剂。
红色转换层253可以将从有源层243发射的蓝光转换成红光，然后发射该红光。红色转换层253可以包括具有预定尺寸并且被蓝光激发以发射红光的QD。另外，红色转换层253可以包括被从有源层243发射的蓝光激发以发射红光的磷光体。另一方面，红色转换层253还可以包括光致抗蚀剂或光散射剂。
颜色转换层251、252和253可以具有宽度朝向上增加的横截面形状。分隔壁250可以提供在相邻的颜色转换层251、252和253之间。反射膜255可以进一步提供在分隔壁250的侧表面上，以提高每个颜色转换层转换和发射的光的效率。或者，分隔壁250可以包括吸收光的黑矩阵。该黑矩阵可以防止蓝色转换层251、绿色转换层252和红色转换层253之间的串扰，从而提高对比度。
例如，从发光层240的每个子像素发射蓝光，并且可以凭借蓝光从每个子像素的颜色转换层发射对应颜色的光。光量可以由注入到第一电极241和第二极246中的电流的量控制，并且彩色光由每个子像素中的颜色转换层发射。以这种方式，可以显示彩色图像。即使子像素的尺寸减小，隔离结构247也减少或防止光泄漏到相邻的子像素，从而提高显示装置200A的分辨率。
图4示出了与图3相比第二电极的结构被改变的示例。
参照图4，在显示装置200B中，第二电极246B可以包括透明电极。第二电极246B可以包括例如ITO、ZnO、IZO或IGZO。第二电极246B可以是形成为一个板形状的公共电极。第二电极246B可以设置为完全覆盖第二半导体层245。当第二电极246B被提供为透明电极时，不需要用于允许光穿过的窗口区域，并且可以简化制造工艺。
图5示出了根据另一实施方式的显示装置300。
参照图5，显示装置300可以包括支撑基板210、驱动层230和发光层240A。在图5中，被分配与图2的附图标记相同的附图标记的部件具有与参照图2描述的功能和配置基本相同的功能和配置，这里将省略其详细描述
第二电极346可以提供在发光层240A的第二半导体层245上。第二电极346可以包括位于第二半导体层245的相邻子像素之间的沟槽结构。窗口区域349可以提供在子像素区域中发射光的区域中。第二电极346可以形成为延伸到隔离结构247的沟槽结构。第二电极346是公共电极并且可以在除窗口区域349以外的区域中被连接为单个主体。第二电极346可以包括导电材料。或者，第二电极346可以包括具有反射特性的导电材料。第二电极346可以包括例如Ag、Au、Al、Cr、Ni或其合金。
当第二电极346包括具有反射特性的导电材料时，从有源层243横向指向的光可以被反射并发射到对应的子像素的窗口区域349。也就是，第二电极346可以设置为垂直地伸长成沟槽结构并且用作横向反射膜。
当从隔离结构247的底表面到有源层243的上表面的厚度是d1并且从隔离结构247的底表面到第二电极246的沟槽结构的底表面的厚度是d2时，第二电极346可以包括满足d1<d2的沟槽结构。隔离结构247的底表面可以是面对支撑基板210的表面，有源层243的上表面可以是远离支撑基板210的表面。也就是，第二电极346的沟槽结构可以具有这样的底表面，其设置在有源层243的面对第二半导体层245的表面的延长部之上。
因为第二电极346将电流注入到第二半导体层245中，所以第二电极346可以具有在不脱离第二半导体层245的范围内的厚度。当第二电极346具有沟槽结构时，有源层243通过防止该沟槽结构到达有源层243而不被暴露，从而防止光的内部量子效率的劣化。这样，当第二电极346具有沟槽结构时，与第二半导体层245的接触面积是宽的。因此，可以提高电流注入效率，并且第二电极346可以用作来自有源层243的光的横向反射膜。因此，可以通过第二半导体层245的沟槽结构提高内部量子效率和提取效率，并且可以提高外部量子效率。另外，因为驱动层230设置在发光层240A之下并且第二电极346设置在发光层240A之上，所以第二电极346的结构可以自由地改变，并且发射光的区域可以相对广地被确保。
各种实施方式可以具有垂直电极结构，其中第一电极241和第二电极346相对于有源层243垂直地设置。
图6示出了在图5所示结构中具有颜色转换层的显示装置300A。在图6中，被分配与图2和图5的附图标记相同的附图标记的部件具有与参照图2和图5描述的功能和配置基本相同的功能和配置，这里将省略其详细描述。
显示装置300A可以包括支撑基板210、驱动层230、无机基发光层240A以及多个颜色转换层351、532和353。
多个颜色转换层351、352和353可以提供在无机基发光层240A上，从而凭借从无机基发光层240A的有源层243发射的光发射不同颜色的光。有源层243可以发射例如蓝光。颜色转换层351、352和353可以分别对应于子像素SP1、SP2和SP3来提供。颜色转换层351、352和353可以包括例如蓝色转换层351、绿色转换层352和红色转换层353。蓝色转换层351可以对应于蓝色子像素，绿色转换层352可以对应于绿色子像素，红色转换层353可以对应于红色子像素。
保护层349可以进一步提供在第二半导体层245与颜色转换层351、352和353之间。分隔壁350可以提供在颜色转换层351、352和353之间。反射膜355可以提供在分隔壁350的侧表面上，以提高每个颜色转换层转换和发射的光的提取效率。或者，分隔壁350可以包括吸收光的黑矩阵。
例如，从无机基发光层240A的每个子像素发射蓝光，并且可以凭借蓝光从每个子像素的颜色转换层发射对应的彩色光。光量可以由注入到第一电极241和第二电极346中的电流的量控制，并且彩色光由每个子像素中的颜色转换层发射。以这种方式，可以显示彩色图像。因为子像素的尺寸减小，所以可以提高显示装置的分辨率。即使子像素的尺寸减小，隔离结构也减少或防止光泄漏到相邻的子像素，并且第二电极346的沟槽结构反射横向光，从而提高出射光的效率。
在根据各种各样实施方式的显示装置中，因为具有离子注入区域的隔离结构247垂直于发光层形成，所以可以防止从电极注入的电流扩散到相邻区域的子像素。因为没有用于分离子像素区域的台面蚀刻工艺，所以在被蚀刻的边缘处没有电流集中，并且可以提高所制造的显示装置的发光效率。
根据各种各样实施方式的显示装置可以应用于例如抬头显示器或虚拟现实(VR)眼镜、增强现实(AR)眼镜等。另外，根据实施方式的显示装置可以应用于各种产品。
接下来，将描述根据一实施方式的制造显示装置的方法。
参照图7，可以在外延基板410上生长第一半导体层420、第一层425和第二半导体层427。外延基板410可以包括例如硅基板或蓝宝石基板。然而，本公开的一个或更多个实施方式不限于此，可以使用各种外延基板。第一半导体层420可以包括n型半导体层。然而，在一些情况下，第一半导体层420可以包括p型半导体层。例如，第一半导体层420可以包括n型GaN。第一层425可以包括其中将要形成有源层的层，并且可以包括例如GaN。可以在外延基板410和第一半导体层420之间进一步形成缓冲层415。缓冲层415可以包括单层结构或多层结构，并且可以帮助第一半导体层420良好地生长。缓冲层415可以包括例如AlN。可以在缓冲层415和第一半导体层420之间进一步形成无掺杂的半导体层(未示出)，例如u-GaN。
参照图7和图8，可以通过使用掩模428在第一层425和第二半导体层427中形成隔离结构430。掩模428可以是例如离子注入掩模。例如，隔离结构430可以通过将离子注入到第一层425和第二半导体层427的预定区域中而形成。所述离子可以包括例如氮(N)离子、硼(B)离子、氩(Ar)离子或磷(P)离子。然而，所述离子不限于此。尽管在图8中示出了隔离结构430形成在第一层425和第二半导体层427中的示例，但是隔离结构430的厚度可以被各种各样地确定。例如，隔离结构430可以从第二半导体层427形成到第一半导体层420的部分深度。通过隔离结构430可以形成彼此分开的有源层425a和第二半导体层427a的堆叠区段。彼此分开的有源层425a和第二半导体层427a的堆叠区段可以限定子像素区域。微发光结构阵列，例如，微LED阵列可以通过隔离结构430形成。
当子像素如上所述通过离子注入区域电分离时，有源层425a的可能存在缺陷的边缘部分通过离子注入而失活，从而仅在有源层425a中引发光发射。另外，因为子像素通过离子注入区域电分离，所以可以防止局部对比度降低。局部对比度的降低可以由在子像素界面处光发射到非预期的相邻子像素引起，该子像素界面具有水平无台面结构并且在该子像素界面处不发生子像素之间的结构分离。然而，在本实施方式中，可以通过无台面的隔离结构防止电流扩散到相邻的子像素，从而提高对比度。
根据一实施方式，像素也可以通过离子注入区域电分离，并且有源层425a的可能存在缺陷的边缘部分通过离子注入而失活，从而仅在有源层425a中引发光发射。另外，因为像素通过离子注入区域电分离，所以可以防止局部对比度降低。局部对比度的降低可以由在像素界面处光发射到非预期的相邻像素引起，该像素界面具有水平无台面结构并且在该像素界面处不发生像素之间的结构分离。然而，在本实施方式中，可以通过无台面隔离结构防止电流扩散到相邻像素，从而提高对比度。
参照图9，可以在隔离结构430上沉积电流阻挡层433。电流阻挡层433可以通过光致抗蚀剂和蚀刻工艺形成。电流阻挡层433可以包括绝缘材料。电流阻挡层433可以使稍后将要形成的第一电极电绝缘。电流阻挡层433可以被省略。
参照图10，可以在图9所示的结构上沉积导电材料，可以通过蚀刻形成在子像素单元中分开的第一电极435。第一电极435可以包括以子像素为单位操作的像素电极。第一电极435可以包括具有反射特性的导电材料。第一电极435可以包括例如Ag、Au、Al、Cr、Ni或其合金。第一电极435可以是不透明电极。
参照图11，可以形成第一绝缘层437以覆盖第一电极435。第一绝缘层437可以包括例如SiO2、SiN、Al2O3或TiO2，但是本公开的一个或更多个实施方式不限于此。。
参照图12，可以通过蚀刻第一绝缘层437并在其上沉积导电材料来形成通路孔440和电极焊盘443。通路孔440可以到达第一电极435。
参照图13，可以在第一绝缘层437上形成第二绝缘层445，并且可以在第二绝缘层445中形成栅电极446。可以在第二绝缘层445和栅电极446上形成第三绝缘层447。可以通过蚀刻第二绝缘层445和第三绝缘层447来形成源电极448和漏电极449。栅电极446、源电极448和漏电极449可以构成驱动元件。这里，描述了形成TFT作为驱动元件的示例的方法。源电极448可以连接到电极焊盘443，漏电极449可以连接到通路孔440。以这种方式，可以形成驱动层444。例如，第二绝缘层445、栅电极446、第三绝缘层447、源电极448和漏电极449可以形成驱动层444。
参照图14，图13所示的结构可以倒置，使得外延基板410面朝上，并且该结构可以被设置使得第三绝缘层447面对支撑基板450。支撑基板450是支撑图13所示结构的基板。支撑基板450的示例可以包括硅基板、玻璃基板、蓝宝石基板和涂覆有SiO2的硅基板。然而，这仅是示例，并且可以使用易于接合到第三绝缘层447的各种材料。支撑基板450和第三绝缘层447可以通过接合层455接合。接合层455可以包括例如粘合层或直接接合层。支撑基板450不需要电连接并支撑该结构，并且支撑基板450和该结构可以通过简单的接合而物理连接。接合层455可以具有在例如约0.1nm至约10μm的范围内的厚度。
在将支撑基板450接合到该结构之后，可以去除外延基板410。外延基板410可以通过例如激光剥离工艺或抛光工艺被去除。所述抛光工艺可以与干蚀刻工艺一起使用。例如，当外延基板410是蓝宝石基板时，外延基板410可以通过激光剥离工艺被去除，当外延基板410是硅基板时，外延基板410可以通过抛光工艺被去除。
可以选择性地去除缓冲层415。图15示出了去除缓冲层415的示例。可以蚀刻第一半导体层420以减小其厚度。例如，第一半导体层420可以具有在约0.5μm至约3.0μm的范围内的厚度。
参照图16，可以通过湿蚀刻工艺在第一半导体层420上形成精细图案结构465。精细图案结构465可以对应于发射光的区域而形成。例如，精细图案结构465可以形成在对应于有源层427a的位置处。精细图案结构465可以提高光提取效率。可以在第一半导体层420上形成第二电极460。第二电极460可以形成为不透明电极。当第二电极460是不透明电极时，可以蚀刻第二电极460以形成窗口区域463，使得光被发射。
与图16不同，图17示出了第二电极460形成为透明电极的示例。第二电极460可以包括例如ITO、ZnO、IZO或IGZO。当第二电极460是透明电极时，第二电极460可以设置为完全覆盖第二半导体层420。因为光穿过所述透明电极，所以不需要窗口区域。第二电极460可以是公共电极。因为第二电极470的结构简单，所以可以容易地制造第二电极460并且可以减少制造误差。另外，因为包括TFT的驱动层设置在有源层427a之下，并且用作公共电极的第二电极460设置在有源层427a之上，所以可以容易地确保发光的区域。另外，第一电极435设置在有源层427a之下，使得从有源层427a向下发射的光被第一电极435向上反射，从而提高出射光的效率。
参照图18，可以在第二电极460上形成多个颜色转换层，例如第一颜色转换层481、第二颜色转换层482和第三颜色转换层483。第一颜色转换层481、第二颜色转换层482和第三颜色转换层483可以被分隔壁477隔开。可以在第二电极460上堆叠分隔壁层470，可以通过使用第一掩模(未示出)来形成用于第一颜色转换层481的第一孔471，并且可以在第一孔471上沉积第一颜色转换层481。在沉积第一颜色转换层481之前，可以在第一孔471的侧壁上进一步形成反射膜475。随后，可以通过使用第二掩模(未示出)形成用于第二颜色转换层482的第二孔472，并且可以在第二孔472上沉积第二颜色转换层482。在沉积第二颜色转换层482之前，可以在第二孔472的侧壁上进一步形成反射膜475。另外，可以通过使用第三掩模(未示出)来形成用于第三颜色转换层483的第三孔473，并且可以在第三孔473上沉积第三颜色转换层483。在沉积第三颜色转换层483之前，可以在第三孔472的侧壁上进一步形成反射膜475。通过上述步骤，可以在相邻的颜色转换层之间形成分隔壁477。
接下来，图19示出了形成具有沟槽结构的第二电极467的方法。在图15所示的结构中，在第二半导体层420中形成精细图案结构465，并且蚀刻第二半导体层420以形成沟槽466。可以通过在第二半导体层420上沉积导电材料并且蚀刻第二半导体层420来形成第二电极467和窗口区域468。第二电极467可以具有沟槽结构。例如，第二电极467可以具有一深度，使得第二电极467与隔离结构430接触。第二电极467可以包括反射且导电的材料，并且可以用作反射有源层427a中横向发射的光的反射层。
参照图20，可以在第二电极467上形成多个颜色转换层481、482和483。因为制造颜色转换层481、482和483的方法与参照图18所述基本相同，所以这里将省略其详细描述。
可以依照根据该实施方式的显示器制造方法一体地形成驱动层和发光层。另外，依照根据该实施方式的显示器制造方法，可以通过将外延基板倒置的翻转制造工艺来形成没有台面结构的垂直电极结构。通过减少用于形成电极的通路孔蚀刻工艺，可以简化制造工艺。因为没有台面结构，所以可以防止内部量子效率由于台面结构而降低。另外，因为选自第一电极和第二电极中的至少一个用作反射膜，所以可以提高发光效率。
根据一实施方式，提供了一种具有支撑基板、驱动层和发光层的半导体器件。驱动层可以以倒装芯片方式提供在支撑基板上。根据一实施方式，驱动层可以包括多个驱动元件，并且所述多个驱动元件中的每个可以被配置为驱动多个子像素之中的子像素。根据一实施方式，发光层提供在驱动层上，并且发光层可以被分成所述多个子像素。
根据一实施方式，提供了一种形成一体的半导体器件的方法。该方法可以包括：形成发光层，发光层被分成多个子像素；在发光层上形成驱动层，驱动层包括多个驱动元件，所述多个驱动元件中的每个被配置为驱动多个子像素之中的子像素；使用倒装芯片方法将驱动层接合到支撑基板。
应理解，这里描述的实施方式应仅在描述性的意义上被考虑而非出于限制的目的。通常应认为对每个实施方式中的特征或方面的描述可用于其它实施方式中的其它类似特征或方面。
虽然已经参照附图描述了一个或更多个实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种改变而不背离由如所附权利要求限定的精神和范围。
本申请要求是基于2018年11月27日在韩国特许厅提交的韩国专利申请第10-2018-0148772号并要求享有其优先权，其公开通过引用全文合并于此。

Claims (42)

1.一种显示装置，包括：
支撑基板；
提供在所述支撑基板上的驱动层，所述驱动层包括配置为对像素电极施加电力的驱动元件，所述像素电极被配置为对多个子像素施加电力；以及
发光层，包括提供在所述驱动层上的第一半导体层、有源层和第二半导体层。
2.根据权利要求1所述的显示装置，还包括在所述支撑基板和所述驱动层之间的接合层。
3.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
提供在所述驱动层和所述发光层之间的所述像素电极。
4.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
提供在所述发光层上的公共电极。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述支撑基板包括硅基板、玻璃基板、蓝宝石基板或涂覆有SiO2的硅基板。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述驱动元件包括晶体管、薄膜晶体管(TFT)或高电子迁移率晶体管(HEMT)。
7.根据权利要求3所述的显示装置，其中所述像素电极被配置为反射从所述有源层发射的光。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述像素电极包括Ag、Au、Al、Cr、Ni、或包括Ag、Au、Al、Cr和Ni中的至少一种的合金。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述发光层包括隔离结构，所述隔离结构被配置为对应于所述多个子像素地划分所述第一半导体层、所述有源层和所述第二半导体层。
10.根据权利要求9所述的显示装置，还包括电流阻挡层，其提供在所述驱动层的对应于所述隔离结构的区域中。
11.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述公共电极包括透明电极。
12.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述公共电极包括沟槽结构，所述沟槽结构提供在所述多个子像素之中的相邻子像素之间。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，在剖视图中，所述沟槽结构的底表面在所述有源层的面对所述第二半导体层的顶表面之上。
14.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第二半导体层具有精细图案结构。
15.根据权利要求1所述的显示装置，还包括多个颜色转换层，所述多个颜色转换层被配置为将从所述发光层发射的光转换成不同颜色的光。
16.根据权利要求15所述的显示装置，还包括分隔壁，其在所述多个颜色转换层之间被提供有反射膜。
17.一种显示装置，包括：
支撑基板；
驱动层，提供在所述支撑基板上并且包括驱动元件；
发光层，包括堆叠在所述驱动层上的第一半导体层、有源层和第二半导体层，所述发光层具有隔离结构，所述隔离结构被配置为划分从所述有源层发射的光以形成多个子像素；
第一电极，电连接到所述第一半导体层；以及
第二电极，电连接到所述第二半导体层。
18.根据权利要求17所述的显示装置，还包括提供在所述支撑基板和所述驱动层之间的接合层。
19.根据权利要求17所述的显示装置，其中所述第二电极包括公共电极。
20.根据权利要求17所述的显示装置，其中所述第二电极包括透明电极，并且设置为覆盖所述第二半导体层。
21.根据权利要求17所述的显示装置，其中所述第二电极包括：
不透明电极；以及
窗口区域，配置为透过从所述有源层发射的光。
22.根据权利要求17所述的显示装置，其中所述第二电极包括沟槽结构，所述沟槽结构提供在所述多个子像素之中的相邻子像素之间。
23.根据权利要求22所述的显示装置，其中所述第二电极的所述沟槽结构被配置为反射从所述有源层横向发射的光。
24.根据权利要求22所述的显示装置，其中，在剖视图中，所述第二电极的所述沟槽结构的底部在所述有源层的面对所述第二半导体层的表面之上。
25.根据权利要求17所述的显示装置，其中所述隔离结构包括离子注入区域。
26.根据权利要求17所述的显示装置，还包括多个颜色转换层，所述多个颜色转换层被配置为将从所述发光层发射的光转换成不同颜色的光。
27.根据权利要求18所述的显示装置，其中所述接合层直接提供在所述支撑基板和所述驱动层之间。
28.一种制造显示装置的方法，该方法包括：
在外延基板上形成第一半导体层；
在所述第一半导体层上形成有源层；
在所述有源层上形成第二半导体层；
将所述有源层分成多个子像素；
在所述第二半导体层上形成第一电极；
形成驱动层，所述驱动层包括电连接到所述第一电极的驱动元件；
将所述驱动层接合到支撑基板；
去除所述外延基板；以及
在所述第一半导体层上形成第二电极。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，将所述有源层分成所述多个子像素包括在所述多个子像素之中的相邻子像素之间形成离子注入区域。
30.根据权利要求28所述的方法，其中所述第一电极包括反射光的反射材料。
31.根据权利要求28所述的方法，其中所述驱动层通过熔融接合或直接结合而结合到所述支撑基板。
32.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二电极形成为公共电极。
33.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二电极形成为覆盖所述第二半导体层的透明电极。
34.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二电极形成为不透明电极，并且包括窗口区域以透过从所述有源层发射的光。
35.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二电极包括形成在相邻子像素之间的沟槽结构。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述第二电极的所述沟槽结构形成为反射从所述有源层横向发射的光。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，在剖视图中，所述第二电极的所述沟槽结构的底部在所述有源层的面对所述第二半导体层的表面之上。
38.根据权利要求28所述的方法，还包括形成多个颜色转换层，所述多个颜色转换层被配置为将从所述有源层发射的光转换成不同颜色的光，从而对应于所述多个子像素。
39.根据权利要求28所述的方法，其中所述第一电极形成为面对所述有源层。
40.根据权利要求28所述的方法，还包括在对应于所述有源层的位置处在所述第二半导体层中形成精细图案结构。
41.一种半导体器件，包括：
支撑基板；
驱动层，以倒装芯片方式提供在所述支撑基板上，所述驱动层包括多个驱动元件，所述多个驱动元件中的每个被配置为驱动多个子像素之中的子像素；以及
提供在所述驱动层上的发光层，所述发光层被分成所述多个子像素。
42.一种形成一体式半导体器件的方法，包括：
形成发光层，所述发光层被分成多个子像素；
在所述发光层上形成驱动层，所述驱动层包括多个驱动元件，所述多个驱动元件中的每个被配置为驱动所述多个子像素之中的子像素；以及
使用倒装芯片方法将所述驱动层接合到支撑基板。
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