CN117038818A - 一种高反射MicroLED及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示芯片技术领域，公开了一种高反射MicroLED及其制备方法，高反射MicroLED包括基板，基板表面开设有若干弧形凹槽，弧形凹槽内壁沉积第一反射层，弧形凹槽底部中间设有金属触点，弧形凹槽内部填充粘胶层，基板表面对应弧形凹槽设置有发光单元，发光单元包括外延层，外延层的截面呈梯形，外延层底面的投影大于弧形凹槽的顶面，外延层侧壁沉积钝化层，钝化层表面沉积第二反射层，第二反射层表面沉积N电极层，本发明通过在基板及外延层侧壁增加反射结构，将发射于底部的光线利用反射结构反射回出光面，大幅度提高出光效率。
Description
技术领域
本发明属于显示芯片技术领域，具体涉及一种高反射MicroLED及其制备方法。
背景技术
随着可穿戴显示设备的快速发展，出现了微发光二极管(Micro LED，uLED)技术。Micro LED技术即LED微缩化和矩阵化技术，指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列。MicroLED的显示原理是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，其尺寸仅在1～10μm等级左右；然后将MicroLED批量式转移至电路基板上，其基板可为硬性、软性(透明、不透明)基板上；再利用物理沉积制程完成保护层与上电极，即可进行上基板的封装，完成一结构简单的MicroLED显示，而要制成显示器，其晶片表面必须制作成如同LED显示器般之阵列结构，且每一个像素点必须可控制、单独驱动点亮，显示器所组成的显示面板是MicroLED的重要组成部分。
Micro LED显示面板一般会包括多个LED像素点（即发光单元），目前Micro LED都是通过刻蚀掉连续的功能性外延层来得到多个完全隔离的功能性像素点，MicroLED发光单元的发光台面仅出光面，侧边及其底部出射光线均无法利用，导致光线利用率低。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种高反射MicroLED及其制备方法，通过在基板及外延层侧壁增加反射结构，将发射于底部的光线利用反射结构反射回出光面，大幅度提高出光效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高反射MicroLED，包括基板，基板表面开设有若干弧形凹槽，弧形凹槽内壁沉积第一反射层，弧形凹槽底部中间设有金属触点，弧形凹槽内部填充粘胶层，基板表面对应弧形凹槽设置有发光单元，发光单元包括外延层，外延层的截面呈梯形，外延层底面的投影大于弧形凹槽的顶面，外延层侧壁沉积钝化层，钝化层表面沉积第二反射层，第二反射层表面沉积N电极层。
进一步优选地，基板是硅基CMOS背板或TFT场效应管显示基板。
进一步优选地，第一反射层为高反射有机或无机材料，第一反射层为布拉格反射镜，布拉格反射镜为两种折射率不同的光学材料组成的可调节的多层结构。
进一步优选地，外延层包括第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层，第一半导体层与N电极层连接，第二半导体层与金属触点连接；
第一半导体层和第二半导体层为ZnSe、ZnO、GaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAs中的一种或多种。
进一步优选地，钝化层与外延层具有不同的折射率，通过调节钝化层倾角使外延层形成的光部分全反射到外延层内部，钝化层材料包括SiO2、Al2O3、SiN或聚酰亚胺和SU-8光刻胶。
进一步优选地，N电极层材料包括ITO、Cr、Ti、Pt、Au、Al、Cu、Ge和Ni。
一种高反射MicroLED的制备方法，包括以下步骤：
S1、对基板进行刻蚀图案化形成弧形凹槽，然后在弧形凹槽的底部沉积第一反射层；
S2、在基板表面沉积牺牲层并于第一反射层中间位置开口，然后在牺牲层开口处沉积金属触点，金属触点制备完成后，去除牺牲层结构；
S3、在基板表面涂覆粘胶层，胶粘层填充在弧形凹槽内部，然后将外延片与基板粘合；
S4、通过研磨或蚀刻的方式除去外延片的衬底及缓冲层，再对外延层进行刻蚀形成台阶结构，构成独立像素；
S5、通过PECVD在外延层表面沉积钝化层，钝化层顶部蚀刻开孔暴露出外延层；
S6、在钝化层表面沉积第二反射层，制备台阶侧边反射层；
S7、经光刻、蒸镀或lift-off的方式在第二反射层上制作N电极层，并完成N电极图形化制备。
进一步优选地，外延片包括衬底、缓冲层和外延层，衬底为硅基衬底或蓝宝石衬底。
本发明的有益效果：
本发明将第一反射层置于基板上，其上为外延层，外延层发出的光经底部反射结构反射回出光面，另外，在外延层的侧边增加第二反射层反射光线，进一步提高发光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明高反射MicroLED的结构示意图；
图2是本发明步骤S1的工艺流程示意图；
图3是本发明步骤S2的工艺流程示意图；
图4是本发明步骤S3的工艺流程示意图；
图5是本发明步骤S4的工艺流程示意图；
图6是本发明步骤S5的工艺流程示意图；
图7是本发明步骤S6的工艺流程示意图；
图8是本发明步骤S7的工艺流程示意图。
图中：1-基板，2-弧形凹槽，3-第一反射层，4-金属触点，5-粘胶层，6-外延片，7-衬底，8-缓冲层，9-外延层，10-第一半导体层，11-多量子阱层，12-第二半导体层，13-钝化层，14-第二反射层，15-N电极层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种高反射MicroLED的结构，包括基板1，所述基板1表面开设有若干弧形凹槽2，所述弧形凹槽2内壁沉积第一反射层3，所述弧形凹槽2底部中间设有金属触点4，所述弧形凹槽2内部填充粘胶层5，所述基板1表面对应弧形凹槽2设置有发光单元，所述发光单元包括外延层9，所述外延层9的截面呈梯形，所述外延层9底面的投影大于弧形凹槽2的顶面，所述外延层9侧壁沉积钝化层13，所述钝化层13表面沉积第二反射层14，所述第二反射层14表面沉积N电极层15。
基板1可以是硅基CMOS背板或者是TFT场效应管显示基板。
第一反射层3可以为DBR（布拉格反射镜，种折射率不同的光学材料组成的可调节的多层结构），也可为高反有机涂料或无机材料，如金属材料AL、Cu、Ag等。
外延层9包括第一半导体层10、多量子阱层11和第二半导体层12，所述第一半导体层10与N电极层15连接，所述第二半导体层12与金属触点连接4；
第一半导体层10和第二半导体层12为ZnSe、ZnO、GaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAs中的一种或多种。
钝化层13与外延层9具有不同的折射率，通过调节钝化层13倾角使外延层9形成的光部分全反射到外延层9内部，钝化层13材料包括SiO2、Al2O3、SiN或聚酰亚胺和SU-8光刻胶。
N电极层材料包括ITO、Cr、Ti、Pt、Au、Al、Cu、Ge和Ni。
如图2-8所示，上述高反射MicroLED的制备方法，包括以下步骤：
S1、对基板1进行刻蚀图案化形成弧形凹槽2，然后在弧形凹槽2的底部沉积第一反射层3；
S2、在基板1表面沉积牺牲层并于第一反射层3中间位置开口，然后在牺牲层开口处沉积金属触点4，金属触点4制备完成后，去除牺牲层结构；
S3、在基板1表面涂覆粘胶层5，胶粘层5填充在弧形凹槽2内部，然后将外延片6与基板1粘合；
S4、通过研磨或蚀刻的方式除去外延片6的衬底7及缓冲层8，再对外延层9进行刻蚀形成台阶结构，构成独立像素；
S5、通过PECVD在外延层9表面沉积钝化层13，钝化层13顶部蚀刻开孔暴露出外延层9；
S6、在钝化层13表面沉积第二反射层14，制备台阶侧边反射层；
S7、经光刻、蒸镀或lift-off的方式在第二反射层14上制作N电极层15，并完成N电极图形化制备。
外延片6包括衬底7、缓冲层8和外延层9，所述衬底为硅基衬底或蓝宝石衬底。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (8)
1.一种高反射MicroLED，其特征在于，包括基板，所述基板表面开设有若干弧形凹槽，所述弧形凹槽内壁沉积第一反射层，所述弧形凹槽底部中间设有金属触点，所述弧形凹槽内部填充粘胶层，所述基板表面对应弧形凹槽设置有发光单元，所述发光单元包括外延层，所述外延层的截面呈梯形，所述外延层底面的投影大于弧形凹槽的顶面，所述外延层侧壁沉积钝化层，所述钝化层表面沉积第二反射层，所述第二反射层表面沉积N电极层。
2.根据权利要求1所述的高反射MicroLED，其特征在于，所述基板是硅基CMOS背板。
3.根据权利要求1所述的高反射MicroLED，其特征在于，所述第一反射层为高反射有机或无机材料。
4.根据权利要求1所述的高反射MicroLED，其特征在于，所述外延层包括第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层，所述第一半导体层与N电极层连接，所述第二半导体层与金属触点连接；
第一半导体层和第二半导体层为ZnSe、ZnO、GaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAs中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高反射MicroLED，其特征在于，所述钝化层与外延层具有不同的折射率，通过调节钝化层倾角使外延层形成的光部分全反射到外延层内部，钝化层材料为SiO2、Al2O3、SiN、聚酰亚胺和SU-8光刻胶中的一种或其他形式。
6.根据权利要求1所述的高反射MicroLED，其特征在于，所述N电极层材料为ITO、Cr、Ti、Pt、Au、Al、Cu、Ge和Ni中的一种或其他形式。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高反射MicroLED的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对基板进行刻蚀图案化形成弧形凹槽，然后在弧形凹槽的底部沉积第一反射层；
S2、在基板表面沉积牺牲层并于第一反射层中间位置开口，然后在牺牲层开口处沉积金属触点，金属触点制备完成后，去除牺牲层结构；
S3、在基板表面涂覆粘胶层，胶粘层填充在弧形凹槽内部，然后将外延片与基板粘合；
S4、通过研磨或蚀刻的方式除去外延片的衬底及缓冲层，再对外延层进行刻蚀形成台阶结构，构成独立像素；
S5、通过PECVD在外延层表面沉积钝化层，钝化层顶部蚀刻开孔暴露出外延层；
S6、在钝化层表面沉积第二反射层，制备台阶侧边反射层；
S7、经光刻、蒸镀或lift-off的方式在第二反射层上制作N电极层，并完成N电极图形化制备。
8.根据权利要求7所述的高反射MicroLED的制备方法，其特征在于，所述外延片包括衬底、缓冲层和外延层，所述衬底为硅基衬底或蓝宝石衬底。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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