CN115708227A - 一种led芯片及其制备方法、显示面板 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种LED芯片及其制备方法、显示面板。该LED芯片中，一方面通过绝缘槽将蓝光外延层划分成至少两个共N型半导体层，但有源层与P型半导体层相互独立的子外延层，然后设置电极得到至少两颗共N型半导体层与N电极的蓝光芯片；另一方面通过设置包含光转换单元的光处理层，利用光处理层对各蓝光芯片中有源层发出的蓝光进行处理，使得这些蓝光芯片所发出的蓝光在经处理后颜色不完全相同，从而实现利用一颗LED芯片来提供至少两种不同颜色的光的效果，利用一颗LED芯片作为LED像素单元中的两个或多个子像素，这样降低了显示面板所需芯片的制备复杂度与转移复杂度，降低了显示面板的制备难度，提升了生产效率。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种LED芯片及其制备方法、显示面板。
背景技术
目前以LED作为像素单元的显示面板已经投入应用，一个LED像素单元中至少包括红光子像素R、绿光子像素G和蓝光子像素B，这些子像素均是通过LED芯片形成的，因此在显示面板的制备，涉及大量不同颜色的LED芯片的制备、转移，由于不同颜色的LED芯片的制备工艺不同，使得各色LED芯片需要单独制备、单独转移，这导致显示面板的制备工艺复杂、生产效率低、成本高。
因此，如何降低显示面板制备过程的复杂度，提升显示面板的制备效率是目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述相关技术的不足，本申请的目的在于提供一种LED芯片及其制备方法、显示面板，旨在解决显示面板制备过程复杂，生产效率不高的问题。
一种LED芯片，包括：
蓝光外延层，包括由绝缘槽隔离划分的至少两个子外延层，各子外延层共N型半导体层，有源层与P型半导体层相互独立；
电极，包括分别与N型半导体层、P型半导体层电连接的N电极、P电极；以及
朝向蓝光外延层的出光面设置的光处理层，光处理层包括位置与子外延层中有源层相对的光转换单元，光转换单元被配置为对有源层发出的蓝光进行转换，且各有源层发出的蓝光经光处理层的处理后颜色不完全相同。
上述LED芯片中，一方面通过绝缘槽将蓝光外延层划分成至少两个共N型半导体层，但有源层与P型半导体层相互独立的子外延层，然后设置电极得到至少两颗共N型半导体层与N电极的蓝光芯片；另一方面通过设置包含光转换单元的光处理层，利用光处理层对各蓝光芯片中有源层发出的蓝光进行处理，使得这些蓝光芯片所发出的蓝光在经处理后颜色不完全相同，这样利用一颗LED芯片就可以提供至少两种不同颜色的光，而且因为各蓝光芯片的P电极相互独立，所以各子外延层的发光与否可以独立控制，在这种情况下，通过这种LED芯片形成显示面板上的LED像素单元时，一颗LED芯片可以作为LED像素单元中的两个或多个子像素，这样降低了显示面板所需芯片的制备复杂度与转移复杂度，降低了显示面板的制备难度，提升了生产效率。
可选地，蓝光外延层中包括三个子外延层，光处理层中包括与其中一个子外延层中有源层对应的红光转换单元、与另一个子外延层中有源层对应的绿光转换单元。
上述LED芯片中包括三个子外延层，且三个子外延层中一个的有源层所发出的光会经过红光转换单元的转换，另一个的有源层所发出的光会经过绿光转换单元的转换，因此，一颗LED芯片可以提供红、绿、蓝三色的光，也即是一颗LED芯片就可以作为LED像素单元中的三原色子像素，在制备显示面板的时候，制备、转移一颗该LED芯片就可以在显示面板上构成一个LED像素单元，相较于相关技术中分别制备并转移三种颜色的芯片的方案，显著降低显示面板制备工艺的复杂度，提升了显示面板的制备效率与良率。
可选地，子外延层中有源层的面积与有源层所对应的光转换单元的光转换效率成负相关关系。
上述LED芯片中，子外延层中有源层的面积与该有源层所对应的光转换单元的光转换效率成负相关关系，因此，如果某一子外延层所对应的光转换单元的光转换效率比较低，则该子外延层所对应的有源层的面积就会比较大。反过来，在制备LED芯片的过程中就可以根据对应光转换单元的光转换效率在蓝光外延层上设置绝缘槽划分子外延层，通过对子外延层中有源层面积的控制，实现LED像素单元中不同颜色的子像素的发光效率的设置。
可选地，蓝光外延层中包括N个子外延层，N个子外延层中至少两个的有源层所对应的光转换单元相同，N为大于等于4的整数。
上述LED芯片中包括四个以上的子外延层，当以该LED芯片制备显示面板时，LED像素单元中部分颜色的子像素可以对应两颗甚至两颗以上的蓝光芯片，在这种情况下，使用显示面板的过程中，可以通过驱动不同数目的蓝光芯片发光来实现对该颜色子像素的亮度进行调节。
可选地，蓝光外延层沿着垂直于N型半导体层的投射线，在平行于N型半导体层的投影面上的正投影为三角形、圆形与矩形中的任意一种。
可选地，蓝光外延层中包括三个有源层，蓝光外延层为以下任意一种：
蓝光外延层的正投影为三角形，且其包含的三个有源层均为三角形；
蓝光外延层的正投影为圆形，且其包含的三个有源层共同构成环形；
蓝光外延层的正投影为矩形，且其包含的三个有源层均为矩形。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种显示面板，显示面板包括驱动基板以及多个与驱动基板中驱动电路电连接的LED像素单元，LED像素单元中包括上述任一项的LED芯片。
上述显示面板中LED像素单元中包括前述LED芯片，一颗LED芯片可以作为LED像素单元中的两个或多个子像素，这样降低了显示面板所需芯片的制备复杂度与转移复杂度，降低了显示面板的制备难度，提升了生产效率。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种前述任一项中LED芯片的制备方法，包括：
提供一蓝光外延层，蓝光外延层包括N型半导体层、P型半导体层及位于二者间的有源层；
对蓝光外延层进行刻蚀以形成绝缘槽，绝缘槽将蓝光外延层隔离划分为至少两个子外延层，各子外延层共N型半导体层，有源层与P型半导体层相互独立；
在蓝光外延层上设置分别与N型半导体层、P型半导体层电连接的N电极、P电极，以形成至少两颗共N型半导体层与N电极的蓝光芯片；以及
在蓝光外延层的出光面上设置光转换单元，以形成光处理层，光转换单元的位置与子外延层中有源层的位置相对，且其被配置为对有源层发出的蓝光进行转换；各有源层发出的蓝光经光处理层的处理后颜色不完全相同。
上述LED芯片的制备方法中，一方面通过绝缘槽将蓝光外延层划分成至少两个共N型半导体层，但有源层与P型半导体层相互独立的子外延层，然后设置电极得到至少两颗共N型半导体层与N电极的蓝光芯片；另一方面通过设置包含光转换单元的光处理层，利用光处理层对各蓝光芯片中有源层发出的蓝光进行处理，使得这些蓝光芯片所发出的蓝光在经处理后颜色不完全相同，这样利用一颗LED芯片就可以提供至少两种不同颜色的光，而且因为各蓝光芯片的P电极相互独立，所以各子外延层的发光与否可以独立控制，在这种情况下，通过这种LED芯片形成显示面板上的LED像素单元时，一颗LED芯片可以作为LED像素单元中的两个或多个子像素，这样降低了显示面板所需芯片的制备复杂度与转移复杂度，降低了显示面板的制备难度，提升了生产效率。
可选地，提供一蓝光外延层包括：提供一位于生长衬底上的蓝光外延层；
在蓝光外延层的出光面上设置光转换单元，以形成光处理层之前，还包括：将蓝光芯片与暂态基板键合，并剥离生长衬底。
可选地，在蓝光外延层的出光面上设置光转换单元包括：
在蓝光外延层的出光面上设置掩膜版，掩膜版中包括镂空区域，镂空区域与当前待设置光转换单元的有源层位置相对；
透过掩膜版在蓝光外延层的出光面上设置光转换单元；以及
去除掩膜版。
上述LED芯片的制备方法中，在蓝光外延层上设置光转换单元时，可以先设置掩膜版将待设置该光转换单元以外的区域遮挡起来，然后透过掩膜版进行光转换单元的设置，避免光转换单元越界到LED芯片中其他子外延层的出光面上，提升了光转换单元的设置精度，增强了LED芯片的出光效果与基于该LED芯片所制备的显示面板的显示效果。
附图说明
图1为本申请一可选实施例中提供的LED芯片的第一种结构示意图；
图2为本申请一可选实施例中提供的LED芯片的第二种结构示意图；
图3为本申请一可选实施例中提供的LED芯片的第三种结构示意图；
图4为本申请一可选实施例中提供的LED芯片的第四种结构示意图；
图5a为本申请一可选实施例中提供的倒装结构的LED芯片电极朝上时的第一种俯视示意图；
图5b为本申请一可选实施例中提供的倒装结构的LED芯片电极朝上时的第二种俯视示意图；
图5c为本申请一可选实施例中提供的倒装结构的LED芯片电极朝上时的第三种俯视示意图；
图5d为本申请一可选实施例中提供的倒装结构的LED芯片电极朝上时的第四种俯视示意图；
图6为本申请一可选实施例中提供的显示面板一种结构示意图；
图7为本申请另一可选实施例中提供的LED芯片制备方法的一种流程示意图；
图8为图7中LED芯片的一种制程状态变化示意图；
图9为本申请另一可选实施例中提供的设置光转换单元的一种流程示意图；
图10为本申请又一可选实施例中提供的LED芯片制备方法的一种流程示意图；
图11为图10中LED芯片的一种制程状态变化示意图；
图12为本申请又一可选实施例中提供的LED芯片的一种结构示意图。
附图标记说明：
10-LED芯片；11-蓝光外延层；110a-子外延层；110b-绝缘槽；111-N型半导体层；112-有源层；113-P型半导体层；12-电极；121-N电极；122-P电极；13-光处理层；131-光转换单元；131a-红光转换单元；131b-绿光转换单元；20-LED芯片；30-LED芯片；40-LED芯片；50a-LED芯片；50b-LED芯片；50c-LED芯片；50d-LED芯片；6-显示面板；60-LED芯片；61-驱动基板；81-蓝光外延层；810a-子外延层；810b-绝缘槽；811-N型半导体层；812-有源层；813-P型半导体层；821-N电极；822-P电极；83-光处理层；831-光转换单元；100-LED芯片；101-蓝宝石衬底；102-蓝光外延层；1020a-子外延层；1020b-绝缘槽；1031-N电极；1032-P电极；104-暂态基板；105-粘接胶层；106-光处理层；106a-红光转换单元；106b-绿光转换单元；107-掩膜版。
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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
Micro-LED(微LED)是一种新兴的显示技术，相对比常规的显示技术，以Micro-LED技术为核心的显示具有响应速度快、自主发光、对比度高、使用寿命长、光电效率高等优点。不过，这种显示技术的发展应用也受到了一些难题的制约，如：
第一，基于Micro-LED芯片的显示面板中需要R、G、B三原色的LED芯片，但不同颜色LED芯片的生产工艺不同，这增加了工艺工序和技术上的难度；第二，由于Micro-LED芯片尺寸小，因此基于Micro-LED芯片的显示面板中需要大量的Micro-LED芯片，这就涉及到了巨量转移问题：将上千万级的微米级Micro-LED芯片精确转移到驱动基板的特定位置，转移难度大、良率低；第三，不同颜色的Micro-LED芯片的电学和光学特性差异很大，给驱动电路的设计带来了较大的困难。
上述难题导致基于Micro-LED芯片的显示面板制备困难，生产效率低，成本高，难以推广应用。
基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
本申请一可选实施例：
本实施例首先提供一种LED芯片，请参见图1示出的该LED芯片的一种结构示意图：LED芯片10包括蓝光外延层11、电极12以及光处理层13。
其中，蓝光外延层11包括N型半导体层111、有源层112以及P型半导体层113，其中，有源层112位于N型半导体层111与P型半导体层113之间。N型半导体层111为N型掺杂的半导体层，P型半导体层114为P型掺杂的半导体层，其中，N型掺杂的掺杂源包括但不限于硅源、硼源与锗源中的任意一种；以硅源为例，可以选用SiH4(甲硅烷)、Si2H6(乙硅烷)等作为掺杂源。P型掺杂的掺杂源包括但不限于镁源、锌源中的至少一种，例如以镁源作为掺杂源时，可以选用Cp2Mg(二茂镁)。在本实施例的一些示例中，蓝光外延层11可以为GaN(氮化镓)材质的外延层。可以理解的是，蓝光外延层11中，除了N型半导体层111、有源层112以及P型半导体层113以外，还可以包括其他层结构，例如，在一种示例中，蓝光外延层11中还包括设置在N型半导体层111远离有源层112一侧的本征层(如非故意掺杂的GaN层)。在另一种示例中，蓝光外延层11中还包括电子阻挡层，电子阻挡层设置于有源层112与P型半导体层113之间。还有一些示例中，蓝光外延层11还包括欧姆接触层，欧姆接触层位于P型半导体层113远离有源层1123的一侧。
在本实施例中，蓝光外延层11中包括至少两个由绝缘槽110b隔离划分的子外延层110a，不同子外延层110a的N型半导体层111相同，但有源层112与P型半导体层113不同，换言之，各子外延层110a间供N型半导体层111，但有源层112与P型半导体层113相互独立。绝缘槽110b通过对蓝光外延层11进行刻蚀形成，其实质为对蓝光外延层11刻蚀形成的向下凹陷的凹槽，通过绝缘槽110b可以实现相邻子外延层110a中有源层112、P型半导体层113的电气隔离。
电极12中包括N电极121与P电极122，其中，N电极121与蓝光外延层11中的N型半导体层111电连接，P电极122与蓝光外延层11中的P型半导体层113电连接。本领域技术人员应当明白的是，电极12与对应半导体层的电连接并不一定是直接的连接，也可能是通过其他层结构间接连接，例如，在一些示例中，P电极122可以通过欧姆接触层与P型半导体层113电连接。在本实施例中，因为各子外延层110a共N型半导体层111，因此，LED芯片10中可以仅设置一个N电极121，同时，不同子外延层110a的P型半导体层113相互独立，所以P电极122的数目与蓝光外延层11中子外延层110a的数目相同。可以理解的是，每个子外延层110a都有与之对应的N电极121与P电极122，因此，一个子外延层110a同与之对应的电极一起可以构成一颗蓝光芯片，如果蓝光外延层11中包括M个子外延层110a，则在设置电极12之后，可以形成M颗共N电极121与N型半导体层111的蓝光芯片。因为各子外延层110a对应的P电极122相互独立，所以各子外延层110a中有源层112的发光可以相互独立控制，即LED芯片10中各蓝光芯片的点亮可以独立控制。
本实施例中，光处理层13朝向蓝光外延层11的出光面设置，这样蓝光外延层11中各子外延层110a发出的蓝光可以射向光处理层13，由光处理层13对其进行处理，经由光处理层13的处理后，各子外延层110a所对应的光的颜色不完全相同，即至少有两个子外延层110a所对应的光的颜色不同。毫无疑义的是，光处理层13中包括光转换单元131，光转换单元131可将蓝光转换为其他颜色。在本实施例的一些示例中，光转换单元131包括红光转换单元，红光转换单元可以将蓝光转换为红光；在另一些示例中，光转换单元131中包括绿光转换单元，绿光转换单元可以将蓝光转换为绿光。还有一些示例中，如图1所示，光处理层13中的光转换单元131同时包括红光转换单元131a与绿光转换单元131b。
在本实施例的一些示例中，光处理层13仅由光转换单元131组成，在这种情况下，光处理层13可能不会覆盖到所有子外延层110a的出光面上，例如，在图1当中，光处理层13由红光转换单元131a与绿光转换单元131b构成，红光转换单元131a与绿光转换单元131b各自与一个子外延层110a的有源层112相对，剩余的一个子外延层110a的出光面上并没有被光处理层13覆盖，所以，LED芯片10中三个子外延层110a所发出的蓝光最终将分别以红光、绿光以及蓝光的形式射出。当然，也有一些示例中，尽管光处理层13中只包括光转换单元131，但光处理层13也同样覆盖在所有子外延层110a的出光面上，例如，请参见图2所示，LED芯片20中包括两个子外延层110a，同时，光处理层13中包括红光转换单元131a与绿光转换单元131b，二者各自与一个子外延层110a对应，所以，LED芯片20中两个子外延层110a所发出的蓝光将分别被转换为红光与绿光。
还有一些示例中，光处理层13中还可以包括光透射单元，光透射单元用于将子外延层110a所发出的蓝光透射出去。在一些示例中，光透射单元可以为光扩散单元132，光扩散单元132可以让子外延层110发出的蓝光均匀扩散。在本实施例的一种示例中，蓝光外延层11中包括两个子外延层110a，如图3所示，光处理层13中包括一个光转换单元131以及一个光扩散单元132，在这种情况下，LED芯片30中两个子外延层110a所发出的蓝光在经过光处理层13的处理后，颜色也同样会变得不同，例如，如果光转换单元131为红光转换单元，则LED芯片30最终将向外发出红光与蓝光；如果光转换单元131为绿光转换单元，则LED芯片30最终将向外发出绿光与蓝光。可以理解的是，如果将光扩散单元132的厚度设置得与光转换单元131一致，则光处理层13远离蓝光外延层11的表面将会是平坦状态。
在本实施例中，绝缘槽110b内可以为空，也即不在绝缘槽内设置其他结构，利用空气对子外延层110a间的有源层112及P型半导体层113进行电气隔离。另一些示例中，绝缘槽110b中可以采用绝缘材料进行填充，例如可以在绝缘槽110b中填充SiO2(二氧化硅)等材料。
可以理解的是，光处理层13中不同的光转换单元对蓝光的转换效率不同，这就会导致在各子外延层110a中有源层112面积相同的情况下，LED芯片最终射出的不同颜色的光的亮度差异大。所以，在本实施例的一些示例中，可以根据光转换单元131的光转换效率来设置蓝光外延层11中各有源层112的面积，让子外延层110a中有源层112的面积与该有源层112所对应的光转换单元131的光转换效率成负相关关系，即一个子外延层110所对应的光转换单元131的光转换效率越高，则该子外延层110中有源层112的面积可以设置得越小，一个子外延层110所对应的光转换单元131的光转换效率越低，则该子外延层110中有源层112的面积设置得越大，这样可以通过有源层112面积的增加来弥补对应光转换单元131光转换效率所导致的亮度偏低的缺陷，例如，因为红光转换单元对蓝光转红光的转换效率低，因此可以将对应于红光转换单元的有源层112的面积设置得最大。
在本实施例的一些示例中，一个蓝光外延层11中可以包括N个子外延层110a，且N的取值为大于等于4的整数，所以，一颗LED芯片中至少包括4颗蓝光芯片。在显示面板的LED像素单元仅由红光子像素、绿光子像素以及蓝光子像素构成的情况下，LED芯片中至少两颗蓝光芯片所发出的蓝光将会被处理为同一种颜色，例如，在一个示例中，蓝光外延层11中包括4个子外延层110a，其中两个发出的蓝光将会被红光转换单元131a转换为红光，另一个发出的蓝光将会被绿光转换单元131b转换为绿光，还有一个发出的蓝光将直接透射出去，在该示例中，对应红光转换单元131a的蓝光芯片有两颗。又例如，请参见图4示出的一种LED芯片40：蓝光外延层11中包括6个子外延层110a，其中两个发出的蓝光将会被红光转换单元131a转换为红光，另外两个发出的蓝光将会被绿光转换单元131b转换为绿光，最后剩余的两个所发出的蓝光将同光光透射单元132直接透射出去，在该示例中，与红光、绿光、蓝光对应的蓝光芯片各有两颗。同时，因为各蓝光芯片有独立的P电极122，可以独立工作，所以，在这些示例中，在LED芯片40工作的过程中，可以根据对各颜色光的亮度需求来点亮相应数目的蓝光芯片，例如，如果，当前对红光的亮度需求较低，则可以仅点亮红光所对应的一颗蓝光芯片，如果当前对绿光的亮度需求较高，则可以将与绿光所对应的两颗蓝光芯片均点亮。
本实施例中定义沿着垂直于N型半导体层111的投射线，在平行于N型半导体层111的投影面上的投影为正投影，则本实施例所提供的LED芯片中，蓝光外延层11的正投影可以为三角形、圆形、矩形、椭圆形、多边形等形状中的任意一种，还有一些示例中，LED芯片中蓝光外延层11的正投影甚至可以是不规则形状。
在本实施例的一些示例中，蓝光外延层11中仅包括三个子外延层110a，且三个子外延层110a分别对应红光子像素、绿光子像素与蓝光子像素。请参见图5a示出的第一种LED芯片50a在电极12朝上时的俯视示意图：该LED芯片50a为倒装结构，蓝光外延层11的正投影为三角形，同时，蓝光外延层11中三个有源层也均为三角形，可以理解的是，虽然在图5a当中蓝光外延层11以及三个有源层均为正三角，但在本实施例的其他一些示例中，蓝光外延层11、三个有源层也可以为其他类型的三角形，例如等腰三角形或直角三角形等。在本实施例的另一些示例中，蓝光外延层11的正投影为圆形或椭圆形，同时，蓝光外延层11中三个有源层可以共同构成环形，请结合图5b示出的第二种倒装结构的LED芯片50b在电极12朝上时的俯视示意图。
应当明白的是，虽然在图5a与图5b中N电极121被三个P电极122围在中间，也即，N电极121的电极设置区被三个有源层112及三个P型半导体层113围在中间，处于蓝光外延层11的中心区域，但在本实施例的其他一些示例中，N电极121的电极设置区也可以位于蓝光外延层11的边缘区域，例如，请参见图5c示出的第三种倒装结构的LED芯片50c在电极12朝上时的俯视示意图：LED芯片50c中蓝光外延层11的正投影为矩形，N电极121与P电极122分别位于矩形的两侧，同时，在蓝光外延层11中各子外延层110a的有源层与P型半导体层也为矩形。另外，在图5d示出的第四种倒装结构的LED芯片50d中，蓝光外延层11的正投影为圆形，各子外延层110a的有源层与P型半导体层均呈扇形，且各子外延层110a的有源层在圆形中构成了另一个直径更小的圆形，N电极121的电极设置区就呈圆环状围在各有源层之外。
毫无疑义的是，本实施例所提供的LED芯片中蓝光外延层11及子外延层110a中有源层的形态远不只上述几种，在实际应用中，可以根据需要来选择蓝光外延层11，并根据需要对蓝光外延层进行刻蚀以形成绝缘槽110b与子外延层110a。另外，虽然图5a至图5d中示出的LED芯片均为倒装结构，在本实施例的其他一些示例中，LED芯片也可以为正装结构或垂直结构。
本实施例中还提供一种显示面板，请参见图6示出的该显示面板的结构示意图：显示面板6中包括驱动基板61与多个LED像素单元，LED像素单元与驱动基板61中的驱动电路电连接，可以在驱动电路的驱动下工作。LED像素单元中包括前述任意示例中提供的LED芯片，在图6中，一颗LED芯片60可以同时形成LED像素单元中的红光子像素、绿光子像素以及蓝光子像素。但在本实施例的其他一些示例中，LED像素单元中包括的LED芯片可以仅形成三种子像素中的任意两种，剩余一种子像素由另一颗对应颜色的发光芯片形成，例如，在一种示例中，LED像素单元中包括的LED芯片可以发出红光与蓝光，则该LED芯片可以作为LED像素单元中的红光子像素与蓝光子像素，至于LED像素单元中的绿光子像素则可以由另一颗绿光芯片形成。
本实施例还提供一种电子设备，该电子设备中包括处理器以及前述显示面板，显示面板可以与电子设备中的处理器通信连接，在处理器的控制下进行显示。可以理解的是，该电子设备可以包括诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)、便捷式媒体播放器(Portable Media Player，PMP)、导航装置、可穿戴设备、智能手环、计步器等移动终端，以及诸如数字TV、台式计算机等固定终端。
本实施例提供的LED芯片，因为一颗LED芯片同时可以LED像素单元中至少两个子像素，甚至一些示例中，一颗LED芯片可以同时实现三原色的子像素，这样减少了显示面板制备过程中所需LED芯片的数量与种类，降低了显示面板中LED芯片的制备、转移复杂度，同时也降低了驱动基板中驱动电路的设计难度，提升了显示面板的生产效率与良率，降低了显示面板的成本。
本申请另一可选实施例：
本实施例中提供一种针对前述实施例中LED芯片的制备方法，请参见图7示出的制备方法的一种流程示意图，以及图8示出的LED芯片的制程状态变化示意图：
S702：提供一蓝光外延层。
请参见图8中的(a)，根据前述实施例的介绍可知，蓝光外延层81中包括N型半导体层811、有源层812与P型半导体层813，除此以外还可以包括欧姆接触层、电子阻挡层、缓冲层以及本征层中的至少一个。在本实施例的一些示例中，提供的蓝光外延层81可以是位于生长衬底上的蓝光外延层81，蓝光外延层81的生长衬底包括但不限于蓝宝石(Al2O3)衬底、硅(Si)衬底以及碳化硅(SiC)衬底中的任意一种。
S704：对蓝光外延层进行刻蚀以形成绝缘槽，绝缘槽将蓝光外延层隔离划分为至少两个子外延层。
请参见图8的(b)所示，可以从蓝光外延层81中P型半导体层813所在的一侧起对蓝光外延层81进行刻蚀，形成绝缘槽810b，以利用绝缘槽810b将蓝光外延层81划分为至少两个子外延层810a，各子外延层810a的N型半导体层811相同，但有源层812与P型半导体层813相互独立。
在本实施例中，可以根据LED像素单元对各子像素的亮度需求，结合着不同光转换单元的光转换效率来确定各子外延层810a中有源层812的面积大小，在一些示例中，子外延层810a中有源层812的面积与该有源层812所对应的光转换单元831的光转换效率成负相关关系，所以，在对蓝光外延层81进行刻蚀的时候，可以根据光转换单元的光转换效率以及LED像素单元对各子像素的亮度需求来确定绝缘槽810b的设置位置。
在本实施例的一些示例中，制备的LED芯片为垂直结构，所以，在这些示例中蓝光外延层81上N电极的电极设置区本来就是外露的，所以，在这些示例中，可以仅对蓝光外延层81进行形成绝缘槽810b的刻蚀。还有一些示例中，LED芯片为倒装结构，在这些示例中，除需要对蓝光外延层81进行形成绝缘槽810b的刻蚀之外，还需要对蓝光外延层81进行外露N电极之电极设置区的刻蚀，请继续参见图8中的(b)。可以理解的是，外露N电极之电极设置区的刻蚀过程可以先于形成绝缘槽810b的刻蚀过程进行，也可以在形成绝缘槽810b的刻蚀过程之后进行，还有一些示例中，两个刻蚀过程同步进行。
在前述实施例中已经对蓝光外延层81本身的形态以及N电极的电极设置区在蓝光外延层81上的分布进行了比较详细的说明，因此这里对此不再进行赘述。
S706：在蓝光外延层上设置分别与N型半导体层、P型半导体层电连接的N电极、P电极。
在蓝光外延层81中形成子外延层810a之后，且确保N电极821的电极设置区也处于外露的状态下，则可以在直接在蓝光外延层81上设置与N型半导体层811电连接的N电极821以及与P型半导体层813电连接的P电极822，请参见图8的(c)。在本实施例中，N电极821的数目与蓝光外延层81中N型半导体层811的数目相同，而P电极822的数目则与蓝光外延层81中P型半导体层813的数目相同。在设置电极时，可以以EV(蒸镀)、PVD(Physical VaporDeposition，物理气相沉积)、CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)、ALD(原子层沉积)等方式中的至少一种先在对应的电极设置区中形成导电层，然后对导电层进行刻蚀形成电极。可以理解的是，导电层包括但不限于各种金属导电层，也可以包括ITO(氧化铟锡)、CNT(碳纳米管材料)等非金属材料。
S708：在蓝光外延层的出光面上设置光转换单元，以形成光处理层。
设置电极之后，可以在蓝光外延层81的出光面设置光处理层83，如图8中的(d)所示，蓝光外延层81中各子外延层810a发出的蓝光可以射向光处理层83，由光处理层83对其进行处理，且经由光处理层83的处理后，各子外延层810a中至少两个子外延层110a所对应的光的颜色不同。光处理层83中包括光转换单元831，光转换单元831的位置与子外延层810a中有源层812的位置相对，所以，光转换单元831实际上就是设置在子外延层810a的出光面上，在本实施例的一些示例中，光转换单元831中包括荧光粉，在另一些示例中，光转换单元831中包括量子点材料。光转换单元831可以将子外延层发810a中有源层所发出的蓝光转换为其他颜色，例如红色或绿色、黄色等。
在本实施例的一些示例中，设置光转换单元831时可以采用喷涂、旋涂、3D打印光转换材料的方式进行。考虑到这些设置方式容易导致光转换材料越界到其他子外延层810a的出光面上，所以，在本实施例的一些示例中，可以按照图9来进行光转换单元的设置：
S902：在蓝光外延层的出光面上设置掩膜版。
在设置某一颜色的光转换单元831之前，可以先在蓝光外延层81的出光面上设置掩膜版，掩膜版中包括镂空区域，且镂空区域的位置与当前待设置光转换单元831的有源层的位置相对。
S904：透过掩膜版在蓝光外延层的出光面上设置光转换单元。
在掩膜版设置完成以后，可以透过掩膜版在蓝光外延层81的出光面上设置光转换单元831，这样可以利用掩膜版对其他不需要设置该光转换单元831的区域进行遮挡。
S906：去除掩膜版。
一种光转换单元831设置完成以后，可以去除该种光转换单元831对应的掩膜版。可以理解的是，在一些LED芯片中包含两种甚至两种以上的光转换单元831，则在这些示例需要重复设置掩膜版、设置光转换单元、去除掩膜版的过程至少两次。
在本实施例的一些示例中，LED芯片的光处理层83中除了包括光转换单元，还包括光透射单元(例如光扩散单元)，光透射单元可以通过透明胶形成，一些示例中，透明胶中可以包含光扩散剂。在这些示例中，设置光处理层83时，除了需要设置光转换单元831，还需要设置光透射单元，可以理解的是，设置光透射单元时，也可以采用喷涂、旋涂与3D打印等方式中的任意一种实现，而且设置光透射单元前同样可以设置掩膜版，并在掩膜版的遮挡下实现光透射单元的设置。
应当明白的是，如果之前图8的(a)中提供的蓝光外延层81位于生长衬底上，且待制备的LED芯片为倒装结构，则在设置电极形成至少两颗蓝光芯片后，设置光处理层83之前，还需要先将蓝光外延层81的生长衬底剥离，例如，在一些示例中，可以将蓝光芯片转移到暂态基板上，然后利用激光镭射等方式分离蓝光芯片与生长衬底。如果待制备的LED芯片为垂直结构，则可以在设置P电极822之后就剥离生长衬底，然后再在N型半导体层811上设置N电极821，随后，再设置光处理层83。
本实施例还提供一种显示面板制备方法：参考图7与图8制备出LED芯片后，可以通过转移头、转移基板等将LED芯片转移到驱动基板上，并采用键合材料将LED芯片的电极与驱动基板的板上电极键合。
本实施例提供的LED芯片的制备方法，通过对蓝光外延层进行刻蚀形成至少两个子外延层，且通过在子外延层的出光面上设置光处理层，利用光处理层对各子外延层发出的蓝光进行处理，从而使得LED芯片可以发出至少两种不同颜色的光，这样一颗LED芯片可以作为LED像素单元中的至少两个像素点，减少了LED像素单元中所需发光芯片的种类与数量，降低了显示面板中LED芯片的制备难度与转移难度，有利于提升显示面板的生产良率与效率。
本申请又一可选实施例：
为了使本领域技术人员对前述LED芯片以及LED芯片的制备方法的优点与细节更清楚，本实施例将结合示例继续对前述方案进行阐述，请参见图10示出的LED芯片的制备流程示意图以及图11示出的LED芯片的制程状态变化示意图：
S1002：提供一蓝宝石衬底。
请参见图11中的(a)，本实施例中提供蓝宝石衬底101作为蓝光外延层102的生长衬底，当然在其他一些示例中也可以选择其他材质的衬底来生长蓝光外延层102。
S1004：在蓝宝石衬底生长蓝光外延层。
生长蓝光外延层102时，可以将蓝宝石衬底101置于MOCVD(Metal-organicChemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)反应室中，并向MOCVD反应室中通入氮源(如，氨气NH3)、镓源(如，三甲基镓TMGa，三乙基镓TEGa等)以及掺杂源等依次生长U-GaN(氮化镓本征层)、N-GaN层(N型氮化镓层)、有源层以及P-GaN层(P型氮化镓层)，如图11中的(b)。
S1006：对蓝光外延层进行刻蚀以形成绝缘槽并外露N电极的电极设置区。
蓝光外延层102生长完成以后，可以利用黄光对蓝光外延层102进行刻蚀，本实施例中对蓝光外延层102的刻蚀需要形成两个绝缘槽1020b与三个子外延层1020a，如图11中的(c)，同时还需要外露出N电极1021的电极设置区。蓝光外延层102的正投影为矩形，子外延层1020a的有源层(以及P-GaN)、N电极1031的电极设置区也均为矩形，N电极的电极设置区位于蓝光外延层102的一侧，三个子外延层1020a的P-GaN层位于蓝光外延层102的另一侧，且三个子外延层1020a通过两个绝缘槽1020b隔开。
S1008：在蓝光外延层上设置电极形成三颗共N-GaN层的蓝光芯片。
对蓝光外延层102的刻蚀结束后，可以在蓝光外延层102的N-GaN层、P-GaN层上设置电极，可以理解的是，由于待制备的LED芯片为倒装结构，因此，该蓝光外延层102的N-GaN层朝向有源层的一面需要设置一个N电极1031，三个P-GaN层远离有源层的一面需要各设置一个P电极1032，如图11中的(d)所示。可以理解的是，在蓝光外延层102上设置电极之后，就相当于为各子外延层1020a设置了电极，这样就基于蓝光外延层102中的三个子外延层1020a形成了三颗蓝光芯片。
S1010：将蓝光芯片转移到暂态基板上，并剥离蓝宝石衬底。
在蓝光外延层102上设置电极后，可以将形成的蓝光芯片转移到暂态基板103上，在本实施例中，暂态基板104也同样可以为蓝宝石材质。在本实施例的一些示例中，可以在暂态基板104的一个表面设置粘接胶层105，例如光解胶层、热解胶层等，然后采用暂态基板104带有粘接胶层105的一面接近蓝宝石衬底101上的蓝光芯片，并与蓝光芯片粘在一起，如图11的(e)所示。随后再采用激光照射蓝宝石衬底101与蓝光外延层102间的界面，使得氮化镓分解，从而让蓝宝石衬底101与蓝光外延层102分离，如图11的(f)。
S1012：在蓝光外延层上设置掩膜版。
将蓝光芯片自蓝宝石衬底101转移到暂态基板104上以后，可以在蓝光外延层102的出光面上设置光处理层106，在本实施例中，光处理层106由红光转换单元106a与绿光转换单元106b构成，二者分别与一个子外延层1010a的有源层对应。为了避免在设置光转换单元时出现光转换材料越界的问题，本实施例中会先在蓝光外延层102上设置掩膜版107。掩膜版107中包括镂空区域，在设置红光转换单元106a的过程中，掩膜版107中的镂空区域与红光转换单元106a对应的有源层位置相对，如图11中的(g)；在设置绿光转换单元106b的过程中，掩膜版107中的镂空区域与绿光转换单元106b对应的有源层位置相对。
S1014：透过掩膜版设置光转换单元形成光处理层。
掩膜版107设置完成以后，可以透过掩膜版107的镂空区域在蓝光外延层102的出光面上设置光转换单元，如图11中的(h)，在本实施例中，光转换单元通过喷涂量子点材料形成。
S1016：去除掩膜版。
在一种颜色的光转换单元形成完成以后，可以去除形成该光转换单元的掩膜版107，如图11中的(i)所示。
S1018：判断是否存在其他待设置的光转换单元。
若判断结果为是，则继续执行S1012，否则，结束流程，如图11中的(j)所示。
以先设置红光转换单元，然后再设置绿光转换单元为例：在设置红光转换单元106a时，可以在蓝光外延层102的出光面上设置第一掩膜版，该第一掩膜版的镂空区域对应于蓝光外延层102中最左侧的一个有源层。第一掩膜版设置完成后可以透过第一掩膜版的镂空区域，利用红光量子点材料设置红光转换单元106a。在红光转换单元106a设置完成后，可以判断当前是否存在未设置的其他的光转换单元，由于绿光转换单元106b此时尚未设置，因此判断结果为是，继续执行S1012，在蓝光外延层102的出光面上设置第二掩膜版，该第二掩膜版的镂空区域对应于蓝光外延层102中间的一个有源层。第二掩膜版设置完成后可以透过第二掩膜版的镂空区域，利用绿光量子点材料设置绿光转换单元106b。在绿光转换单元106b设置完成后判断当前是否存在未设置的其他的光转换单元，因为红光转换单元106a与绿光转换单元106b均已设置完成，因此判断结果为否，所以结束流程，完成LED芯片100的制备。应当理解的是，这里所谓的“结束流程”仅仅是指结束LED制备方法中的流程，并不意味着不能再对LED芯片做其他处理。
图12中示出了LED芯片100的结构示意图：LED芯片100的蓝光外延层102中依次包括U-GaN层、N-GaN层、有源层、P-GaN层，通过绝缘槽1020b的隔离划分，蓝光外延层102被分为三个子外延层1020a(从左至右分别为第一子外延层、第二子外延层与第三子外延层)，子外延层1020a之间共U-GaN层与N-GaN层，但有源层与P-GaN层相互独立，换言之，绝缘槽1020b的深度小于U-GaN层与P-GaN层之间的距离。三个P电极1032分别设置在三个子外延层1020a的P-GaN层上，一个N电极1031设置在N-GaN层上。三个子外延层1020a中的两个的P-GaN层上覆盖有量子点材料形成的光转换单元，其中一个光转换单元为红光转换单元106a，另一个为绿光转换单元106b，第一子外延层发出的蓝光将被转换为红光，第二子外延层发出的蓝光将被转换为绿光，第三子外延层发出的蓝光将直接以蓝光射出，所以，一颗LED芯片100就可以发出三种颜色的光，一颗LED芯片100就可以作为显示面板上的一个LED像素单元。这相较于相关显示面板制备方案中需要至少三种芯片才能构成一个LED像素单元的情况，极大地减小了芯片制备、芯片转移以及芯片驱动电路设计的复杂度，提升了显示面板的生产效率与良率，降低了显示面板的生产成本，有利于显示面板的推广应用。
应当理解的是，本申请的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种LED芯片，其特征在于，包括：
蓝光外延层，包括由绝缘槽隔离划分的至少两个子外延层，各所述子外延层共N型半导体层，有源层与P型半导体层相互独立；
电极，包括分别与所述N型半导体层、P型半导体层电连接的N电极、P电极；以及
朝向所述蓝光外延层的出光面设置的光处理层，所述光处理层包括位置与所述子外延层中有源层相对的光转换单元，所述光转换单元被配置为对所述有源层发出的蓝光进行转换，且各所述有源层发出的蓝光经所述光处理层的处理后颜色不完全相同。
2.如权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述蓝光外延层中包括三个所述子外延层，所述光处理层中包括与其中一个所述子外延层中有源层对应的红光转换单元、与另一个所述子外延层中有源层对应的绿光转换单元。
3.如权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述子外延层中有源层的面积与所述有源层所对应的光转换单元的光转换效率成负相关关系。
4.如权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述蓝光外延层中包括N个子外延层，所述N个子外延层中至少两个的有源层所对应的光转换单元相同，N为大于等于4的整数。
5.如权利要求1-4任一项所述的LED芯片，其特征在于，所述蓝光外延层沿着垂直于所述N型半导体层的投射线，在平行于所述N型半导体层的投影面上的正投影为三角形、圆形与矩形中的任意一种。
6.如权利要求5所述的LED芯片，其特征在于，所述蓝光外延层中包括三个所述有源层，所述蓝光外延层为以下任意一种：
所述蓝光外延层的正投影为三角形，且其包含的三个所述有源层均为三角形；
所述蓝光外延层的正投影为圆形，且其包含的三个所述有源层共同构成环形；
所述蓝光外延层的正投影为矩形，且其包含的三个所述有源层均为矩形。
7.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括驱动基板以及多个与所述驱动基板中驱动电路电连接的LED像素单元，所述LED像素单元中包括如权利要求1-6任一项所述的LED芯片。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的LED芯片的制备方法，其特征在于，包括：
提供一蓝光外延层，所述蓝光外延层包括N型半导体层、P型半导体层及位于二者间的有源层；
对所述蓝光外延层进行刻蚀以形成绝缘槽，所述绝缘槽将所述蓝光外延层隔离划分为至少两个子外延层，各所述子外延层共N型半导体层，有源层与P型半导体层相互独立；
在所述蓝光外延层上设置分别与所述N型半导体层、所述P型半导体层电连接的N电极、P电极，以形成至少两颗共N型半导体层与N电极的蓝光芯片；以及
在所述蓝光外延层的出光面上设置光转换单元，以形成光处理层，所述光转换单元的位置与所述子外延层中有源层的位置相对，且其被配置为对所述有源层发出的蓝光进行转换；各所述有源层发出的蓝光经所述光处理层的处理后颜色不完全相同。
9.如权利要求8所述的LED芯片的制备方法，其特征在于，所述提供一蓝光外延层包括：提供一位于生长衬底上的蓝光外延层；
所述在所述蓝光外延层的出光面上设置光转换单元，以形成光处理层之前，还包括：将所述蓝光芯片与暂态基板键合，并剥离所述生长衬底。
10.如权利要求8或9所述的LED芯片的制备方法，其特征在于，所述在所述蓝光外延层的出光面上设置光转换单元包括：
在所述蓝光外延层的出光面上设置掩膜版，所述掩膜版中包括镂空区域，所述镂空区域与当前待设置光转换单元的所述有源层位置相对；
透过掩膜版在所述蓝光外延层的出光面上设置光转换单元；以及
去除所述掩膜版。
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|---|---|---|---|
| CN202110949496.7A CN115708227A (zh) | 2021-08-18 | 2021-08-18 | 一种led芯片及其制备方法、显示面板 |
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