CN115312637A - 一种Micro-LED显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Micro‑LED显示装置及其制造方法，涉及微发光二极管显示制造领域。在本发明的Micro‑LED显示装置的制造方法中，通过将多个所述外延基底转移至所述第一转移基板，然后再将第一转移基板上的Micro‑LED单元转移至驱动基板，有效提高了转移效率。且通过在转移工序之前，在任意相邻两个所述Micro‑LED单元之间形成第一金属柱，然后形成像素限定材料层以包裹每个所述Micro‑LED单元和每个所述第一金属柱，由于第一金属柱的存在可以避免多个Micro‑LED单元所组成的发光层变形翘曲，进而可以提高转移精度。且由于纳米线网格层的存在，可以提高像素限定材料层与所述第一金属柱的接合稳固性以及像素限定材料层与Micro‑LED单元的接合稳固性。
Description
技术领域
本发明涉及微发光二极管显示制造领域，具体涉及一种Micro-LED显示装置及其制造方法。
背景技术
Micro-LED显示利用微米尺寸的无机LED器件作为发光像素，来实现主动发光矩阵式显示。从显示技术原理来讲，Micro-LED与有机发光二极管OLED、量子点发光二极管QLED都属于主动发光式显示技术。但不同的是，Micro-LED显示使用无机GaN等LED芯片，其具有发光性能优异、寿命长等优点。但是目前的Micro-LED显示装置在芯片、背板、巨量转移、全彩化、接合、驱动和检测维修等方面仍然存在一些技术瓶颈。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种Micro-LED显示装置及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种Micro-LED显示装置的制造方法，包括以下步骤：
提供多个外延基底，在每个所述外延基底上均外延生长N型半导体层、量子阱有源发光层和P型半导体层；
提供第一转移基板，将多个所述外延基底转移至所述第一转移基板；
对每个所述外延基底上的所述N型半导体层、所述量子阱有源发光层和所述P型半导体层进行图案化处理，以在所述第一转移基板上形成多个呈阵列排布的Micro-LED单元；
在所述第一转移基板上形成钝化层，所述钝化层覆盖每个所述Micro-LED单元的顶面和侧面；
在任意相邻两个所述Micro-LED单元之间形成第一金属柱；
在所述第一转移基板上旋涂或喷涂纳米线溶液以形成纳米线网格层，所述纳米线网格层覆盖所述Micro-LED单元的顶面和侧面以及所述第一金属柱的顶面和侧面；
在所述第一转移基板上形成像素限定材料层，所述像素限定材料包裹每个所述Micro-LED单元和每个所述第一金属柱；
对所述像素限定材料层进行平坦化处理，以暴露每个所述Micro-LED单元的P型半导体层，接着在每个所述Micro-LED单元的P型半导体层上形成导电电极；
提供一驱动基板，将所述第一转移基板上的每个所述Micro-LED单元转移至所述驱动基板。
去除所述第一转移基板和所述外延基底。
作为优选的技术方案，在所述第一转移基板上设置多个第一凹槽，每个所述外延基底嵌入到相应的所述第一凹槽中。
作为优选的技术方案，所述第一凹槽的深度等于所述外延基底的厚度。
作为优选的技术方案，所述钝化层的材质是氧化铝、氧化硅、氮化硅、二氧化锆、氧化铪中的一种或多种。
作为优选的技术方案，所述第一金属柱为铜柱或铝柱，所述第一金属柱通过化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、电镀工艺或化学镀工艺形成。
作为优选的技术方案，所述纳米线溶液中的纳米线为金属材料纳米线、绝缘材料纳米线或半导体材料纳米线。
作为优选的技术方案，所述纳米线网格层中存在孔隙，在形成像素限定材料层的过程中，所述纳米线网格层增加像素限定材料层与所述第一金属柱的接合稳固性。
作为优选的技术方案，本发明还提出一种Micro-LED显示装置，其采用上述制造方法制造形成的。
本发明的有益效果在于：
在本发明的Micro-LED显示装置的制造方法中，通过将多个所述外延基底转移至所述第一转移基板，然后再将第一转移基板上的Micro-LED单元转移至驱动基板，有效提高了转移效率。且通过在转移工序之前，在任意相邻两个所述Micro-LED单元之间形成第一金属柱，然后形成像素限定材料层以包裹每个所述Micro-LED单元和每个所述第一金属柱，由于第一金属柱的存在可以避免多个Micro-LED单元所组成的发光层变形翘曲，进而可以提高转移精度。且由于纳米线网格层的存在，可以提高像素限定材料层与所述第一金属柱的接合稳固性以及像素限定材料层与Micro-LED单元的接合稳固性。
附图说明
图1显示为本发明实施例中在外延基底上外延生长N型半导体层、量子阱有源发光层和P型半导体层的结构示意图。
图2显示为本发明实施例中将多个外延基底转移至第一转移基板的结构示意图。
图3显示为本发明实施例中在第一转移基板上形成多个呈阵列排布的Micro-LED单元的结构示意图。
图4显示为本发明实施例中在任意相邻两个所述Micro-LED单元之间形成第一金属柱的结构示意图。
图5显示为本发明实施例中在第一转移基板上形成像素限定材料层以及在每个Micro-LED单元的P型半导体层上形成导电电极的结构示意图。
图6显示为本发明实施例中将第一转移基板上的每个所述Micro-LED单元转移至驱动基板的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
如图1～图6所示，本实施例提供一种Micro-LED显示装置的制造方法，包括：
如图1所示，提供多个外延基底100，在每个所述外延基底100上均外延生长N型半导体层101、量子阱有源发光层102和P型半导体层103。
在具体的实施例中，所述外延基底100具体可以为蓝宝石基底、碳化硅基底或氮化镓基底，更具体的，在蓝宝石外延基底100上外延生长N型氮化镓层和P型氮化镓层以分别作为N型半导体层101和P型半导体层103。
如图2所示，提供第一转移基板200，将多个所述外延基底100转移至所述第一转移基板200。
在具体的实施例中，所述第一转移基板200具体可以为树脂基板、玻璃基板、金属基板、陶瓷基板等合适的刚性基板。在更优选的实施例中，预先在所述第一转移基板200上设置多个第一凹槽201，每个所述外延基底100嵌入到相应的所述第一凹槽201中，更优选的，所述第一凹槽201的深度等于所述外延基底100的厚度，进而使得，所述外延基底100的表面与所述第一转移基板200的表面齐平，进而使得所述N型半导体层101、量子阱有源发光层102和P型半导体层103突出于所述第一转移基板200。
如图3所示，对每个所述外延基底100上的所述N型半导体层101、所述量子阱有源发光层102和所述P型半导体层103进行图案化处理，以在所述第一转移基板100上形成多个呈阵列排布的Micro-LED单元104。
在具体的实施例中，利用光刻胶掩膜对所述N型半导体层101、所述量子阱有源发光层102和所述P型半导体层103进行湿法刻蚀处理，以形成多个呈阵列排布的Micro-LED单元104，然后在去除所述光刻胶掩膜。
在具体的实施例中，多个呈阵列排布的Micro-LED单元104可以为N×N的阵列，其中N≥3。
如图4所示，在所述第一转移基板上形成钝化层（未图示），所述钝化层覆盖每个所述Micro-LED单元104的顶面和侧面，进而消除每个所述Micro-LED单元104的表面缺陷态。接着在任意相邻两个所述Micro-LED单元104之间形成第一金属柱300。接着在所述第一转移基板200上旋涂或喷涂纳米线溶液以形成纳米线网格层（未图示），所述纳米线网格层覆盖所述Micro-LED单元104的顶面和侧面以及所述第一金属柱300的顶面和侧面。
在具体的实施例中，所述钝化层的材质是氧化铝、氧化硅、氮化硅、二氧化锆、氧化铪中的一种或多种。所述第一金属柱300为铜柱或铝柱，所述第一金属柱通过化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、电镀工艺或化学镀工艺形成。所述纳米线溶液中的纳米线为金属材料纳米线、绝缘材料纳米线或半导体材料纳米线，更具体的，所述纳米线为银纳米线、镍纳米线、金纳米线、硅纳米线、二氧化硅纳米线、二氧化钛纳米线等合适的纳米线。由于所述纳米线网格层中存在孔隙，在形成像素限定材料层400的过程中，所述纳米线网格层增加像素限定材料层400与所述第一金属柱300的接合稳固性。
在具体的实施例中，通过原子层沉积工艺沉积厚度为20-50纳米的氧化铝层作为钝化层，接着通过电镀铜形成铜柱以作为第一金属柱300。
如图5所示，在所述第一转移基板200上形成像素限定材料层400，所述像素限定材料400包裹每个所述Micro-LED单元104和每个所述第一金属柱300。
在具体的实施例中，所述像素限定材料层400为掺有黑色染料的树脂材料，进而通过旋涂、模塑、涂覆等合适的工艺形成。
接着对所述像素限定材料层300进行平坦化处理，以暴露每个所述Micro-LED单元104的P型半导体层103，接着在每个所述Micro-LED单元104的P型半导体层103上形成导电电极105。
在更优选的实施例中，所述导电电极105为金属铜柱，且为了电流的更好传输与扩展，在形成所述导电电极105之前，预先形成一电流扩展层（未图示）。
如图6所示，提供一驱动基板500，将所述第一转移基板200上的每个所述Micro-LED单元104转移至所述驱动基板500。
在具体的实施例中，在转移过程中，所述导电电极105与所述驱动基板500中的像素电极电连接，且所述像素限定材料层300与所述驱动基板500固定连接，然后去除所述第一转移基板200和所述外延基底100。
在具体的实施例中，为了便于多个所述Micro-LED单元104的电连接，在所述像素限定材料层300形成公共电极层600。
如图6所示，本发明还提出一种Micro-LED显示装置，其采用上述制造方法制造形成的。
在其他优选的技术方案中，本发明提出的一种Micro-LED显示装置的制造方法，包括以下步骤：
提供多个外延基底，在每个所述外延基底上均外延生长N型半导体层、量子阱有源发光层和P型半导体层；
提供第一转移基板，将多个所述外延基底转移至所述第一转移基板；
对每个所述外延基底上的所述N型半导体层、所述量子阱有源发光层和所述P型半导体层进行图案化处理，以在所述第一转移基板上形成多个呈阵列排布的Micro-LED单元；
在所述第一转移基板上形成钝化层，所述钝化层覆盖每个所述Micro-LED单元的顶面和侧面；
在任意相邻两个所述Micro-LED单元之间形成第一金属柱；
在所述第一转移基板上旋涂或喷涂纳米线溶液以形成纳米线网格层，所述纳米线网格层覆盖所述Micro-LED单元的顶面和侧面以及所述第一金属柱的顶面和侧面；
在所述第一转移基板上形成像素限定材料层，所述像素限定材料包裹每个所述Micro-LED单元和每个所述第一金属柱；
对所述像素限定材料层进行平坦化处理，以暴露每个所述Micro-LED单元的P型半导体层，接着在每个所述Micro-LED单元的P型半导体层上形成导电电极；
提供一驱动基板，将所述第一转移基板上的每个所述Micro-LED单元转移至所述驱动基板。
去除所述第一转移基板和所述外延基底。
进一步的，在所述第一转移基板上设置多个第一凹槽，每个所述外延基底嵌入到相应的所述第一凹槽中。
进一步的，所述第一凹槽的深度等于所述外延基底的厚度。
进一步的，所述钝化层的材质是氧化铝、氧化硅、氮化硅、二氧化锆、氧化铪中的一种或多种。
进一步的，所述第一金属柱为铜柱或铝柱，所述第一金属柱通过化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、电镀工艺或化学镀工艺形成。
进一步的，所述纳米线溶液中的纳米线为金属材料纳米线、绝缘材料纳米线或半导体材料纳米线。
进一步的，所述纳米线网格层中存在孔隙，在形成像素限定材料层的过程中，所述纳米线网格层增加像素限定材料层与所述第一金属柱的接合稳固性。
进一步的，本发明还提出一种Micro-LED显示装置，其采用上述制造方法制造形成的。
在本发明的Micro-LED显示装置的制造方法中，通过将多个所述外延基底转移至所述第一转移基板，然后再将第一转移基板上的Micro-LED单元转移至驱动基板，有效提高了转移效率。且通过在转移工序之前，在任意相邻两个所述Micro-LED单元之间形成第一金属柱，然后形成像素限定材料层以包裹每个所述Micro-LED单元和每个所述第一金属柱，由于第一金属柱的存在可以避免多个Micro-LED单元所组成的发光层变形翘曲，进而可以提高转移精度。且由于纳米线网格层的存在，可以提高像素限定材料层与所述第一金属柱的接合稳固性以及像素限定材料层与Micro-LED单元的接合稳固性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种Micro-LED显示装置的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
提供多个外延基底，在每个所述外延基底上均外延生长N型半导体层、量子阱有源发光层和P型半导体层；
提供第一转移基板，将多个所述外延基底转移至所述第一转移基板；
对每个所述外延基底上的所述N型半导体层、所述量子阱有源发光层和所述P型半导体层进行图案化处理，以在所述第一转移基板上形成多个呈阵列排布的Micro-LED单元；
在所述第一转移基板上形成钝化层，所述钝化层覆盖每个所述Micro-LED单元的顶面和侧面；
在任意相邻两个所述Micro-LED单元之间形成第一金属柱；
在所述第一转移基板上旋涂或喷涂纳米线溶液以形成纳米线网格层，所述纳米线网格层覆盖所述Micro-LED单元的顶面和侧面以及所述第一金属柱的顶面和侧面；
在所述第一转移基板上形成像素限定材料层，所述像素限定材料包裹每个所述Micro-LED单元和每个所述第一金属柱；
对所述像素限定材料层进行平坦化处理，以暴露每个所述Micro-LED单元的P型半导体层，接着在每个所述Micro-LED单元的P型半导体层上形成导电电极；
提供一驱动基板，将所述第一转移基板上的每个所述Micro-LED单元转移至所述驱动基板；
去除所述第一转移基板和所述外延基底。
2.根据权利要求1所述的Micro-LED显示装置的制造方法，其特征在于：在所述第一转移基板上设置多个第一凹槽，每个所述外延基底嵌入到相应的所述第一凹槽中。
3.根据权利要求2所述的Micro-LED显示装置的制造方法，其特征在于：所述第一凹槽的深度等于所述外延基底的厚度。
4.根据权利要求1所述的Micro-LED显示装置的制造方法，其特征在于：所述钝化层的材质是氧化铝、氧化硅、氮化硅、二氧化锆、氧化铪中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的Micro-LED显示装置的制造方法，其特征在于：所述第一金属柱为铜柱或铝柱，所述第一金属柱通过化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、电镀工艺或化学镀工艺形成。
6.根据权利要求1所述的Micro-LED显示装置的制造方法，其特征在于：所述纳米线溶液中的纳米线为金属材料纳米线、绝缘材料纳米线或半导体材料纳米线。
7.根据权利要求1所述的Micro-LED显示装置的制造方法，其特征在于：所述纳米线网格层中存在孔隙，在形成像素限定材料层的过程中，所述纳米线网格层增加像素限定材料层与所述第一金属柱的接合稳固性。
8.一种Micro-LED显示装置，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的Micro-LED显示装置的制造方法制造形成的。
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