CN117203770A - 减少子像素干扰的微型led以及制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造微型LED显示器的方法包括：在具有多个微型LED的基板上沉积第一材料，使得多个微型LED由第一材料覆盖，并且第一材料填充横向分隔微型LED的缝隙；从横向分隔多个微型LED的缝隙移除第一材料的部分，以形成延伸至微型LED的发光层或延伸至发光层之下的沟槽；在基板上沉积第二材料，使得第二材料覆盖第一材料并延伸进沟槽中；以及移除在多个微型LED上的第一及第二材料的部分以暴露多个微型LED的顶表面，并使得隔离壁垂直地延伸高于第一材料的顶表面。第二材料是不透明材料。

Description

减少子像素干扰的微型LED以及制造方法
技术领域
本说明书涉及生产微型LED显示器，且特定而言涉及在子像素之间使用不透明材料的微型LED显示器。
背景技术
发光二极管(light-emitting diode；LED)面板使用LED阵列，其中各个LED提供单独可控的像素元件。此种LED面板可用于计算机、触控板装置、个人数字助理(personaldigital assistant；PDA)、手机、电视显示屏等。
与OLED相比，使用基于III-V半导体技术的微尺度LED(亦称为微型LED)的LED面板将具有多种优势，例如更高的能效、亮度及寿命，以及显示器堆叠中更少的材料层，此可以简化制造。然而，制造微型LED面板存在挑战。具有不同颜色发射(例如，红色、绿色及蓝色像素)的微型LED需要通过单独的工艺在不同的基板上制造。将多个颜色的微型LED装置整合在单个面板上需要拾放步骤，以将微型LED装置从其原始供体基板传送至目标基板。这通常涉及LED结构或制造工艺的修改，诸如引入牺牲层以易于模具释放。此外，对放置精度的严格要求(例如，小于1um)限制了产量、最终产出率或两者。
绕过拾放步骤的替换方法为在基板上的特定像素位置选择性地沉积颜色变换剂(例如，量子点、纳米结构、萤光材料或有机物质)，此基板由单色微型LED制造。单色微型LED可产生相对短波长的光，例如紫光或蓝光，并且颜色变换剂可将此短波长光变换为较长波长的光，例如，用于红色或绿色像素的红光或绿光。例如，微型LED可在紫外波长范围(UV微型LED)内发光，并且发光量子点(quantum dot；QD)粒子可在UV微型LED上分层以形成将UV背光变换成基础色(例如，红色、绿色及蓝色)的子像素。分别发射红光、绿光、蓝光、及白光的四个QD/UV微型LED子像素的阵列形成显示器的一像素。
发明内容
在一个方面中，一种用于制造微型LED显示器的方法包括：在具有多个微型LED的基板上沉积第一材料，使得多个微型LED由第一材料覆盖，并且第一材料填充横向分离微型LED的缝隙；从横向分离多个微型LED的缝隙移除第一材料的部分，以在第一材料中形成沟槽，所述沟槽延伸至微型LED的发光层或延伸至发光层之下；在基板上沉积第二材料，使得第二材料覆盖第一材料并延伸进第一材料中的沟槽中；以及移除在多个微型LED上的第一及第二材料的部分以暴露多个微型LED中的每一者的顶表面，并使得位于多个微型LED之间的缝隙中的第二材料的多个隔离壁垂直地延伸高于第一材料的顶表面。第二材料是不透明材料。
实施方式可包括以下特征中的一或多者。第一材料可为光刻胶材料或重新分配层材料。第三材料可为金属，并且第四材料可为光刻胶材料。在移除微型LED上的第三材料期间，第四材料可在隔离壁上提供掩模。
在另一方面中，一种用于制造微型LED显示器的方法包括：在具有多个微型LED的基板上沉积第一材料，使得多个微型LED及暴露在多个微型LED之间的基板由第一材料的第一共形层覆盖；在基板上沉积第二材料，使得第二材料覆盖第一材料并填充横向分离微型LED的缝隙；从横向分离多个微型LED的缝隙移除第二材料的一部分，以在第二材料中形成延伸至第一材料的共形层的沟槽，此第一材料的共形层覆盖多个微型LED之间的暴露基板；在第二材料上沉积第三材料，使得第二材料及第一材料的暴露表面由第三材料的第二共形层覆盖；在第三材料上沉积第四材料，使得第四材料延伸进第三材料中的沟槽中；以及移除在微型LED上的第四及第三材料的一部分，以暴露微型LED的顶表面，并使得位于微型LED之间的缝隙中的第三材料及第四材料的隔离壁垂直地延伸高于第一材料的顶表面。第四材料是不透明材料。
实施方式可包括以下特征中的一或多这个。第一材料可为介电常数大于4的介电材料。第三材料可为金属。第四材料可为不透明或透明的。
在另一方面中，一种显示屏包括背板、与背板电整合的发光二极管阵列、及多个隔离壁。发光二极管被配置为发出第一波长范围中的UV光。多个隔离壁形成于背板上且在发光二极管阵列中的相邻发光二极管之间，其中隔离壁通过缝隙与发光二极管间隔开并延伸至发光二极管之上。多个隔离壁由不透明材料形成，此不透明材料对第一波长范围中的光的透射率小于1％。
实施方式可包括以下特征中的一或多者。第一波长范围可从320nm至400nm。多个隔离壁可接触背板。填料材料可为正性光刻胶。不透明材料可为光刻胶。填料材料可为正性光刻胶。第一材料可为光刻胶。第一材料可为负性光刻胶。第一材料可为金属。
在另一方面中，一种显示屏包括背板、与背板电整合的发光二极管阵列、及多个隔离壁。发光二极管被配置为发出第一波长范围中的UV光。多个隔离壁形成于背板上且在发光二极管阵列中的相邻发光二极管之间，其中隔离壁与发光二极管间隔开并延伸至发光二极管之上。多个隔离壁包括第一材料的芯，及涂层，该涂层覆盖芯在发光二极管之上延伸的至少一部分。涂层为不透明第二材料，其对第一波长范围内的光的透射率小于1％。
实施方式可包括以下特征中的一或多者。涂层可不在发光二极管阵列的顶表面之下延伸。涂层可在发光二极管阵列的顶表面之下延伸。介电层可包括氮化硅。
在另一方面中，一种显示屏包括背板、与背板电整合的发光二极管阵列、及多个隔离壁。发光二极管被配置为发出第一波长范围中的UV光。多个隔离壁形成于背板上且在发光二极管阵列中的相邻发光二极管之间，其中多个隔离壁与发光二极管间隔开并延伸至发光二极管之上。多个隔离壁包括在发光二极管的顶表面之下且具有基本上垂直的侧表面的下部部分，及在发光二极管的顶表面之上且具有倾斜侧表面的上部部分。
实施方式可包括以下特征中的一或多者。多个隔离壁可包括第一材料的芯，及涂层，该涂层覆盖芯在发光二极管阵列之上延伸的至少一部分。涂层可为不透明第二材料，其对第一波长范围内的光的透射率小于1％。
实施方式的优点可包括但不限于以下一或多者。整个显示亮度及色域可通过减少光损失、子像素之间的颜色干扰、及颜色变换层沉积精度来改良。此工艺可增大不透明材料厚度的可能范围，以实现子像素之间的增大不透明度。额外材料，诸如金属、电介质、或光刻胶层，可在不透明材料之前或之后成层，以提高不透明层的效能。可以注意，不透明材料可包括反射性材料及吸收性材料两者。
一或多个实施例的细节在附图及下文描述中阐明。其他特征、方面、及优点将从说明书、附图、及权利要求书变得显而易见。
附图说明
图1A为包括十六个子像素的QD/UV微型LED(微型LED)阵列的示意图。
图1B为图1A的阵列的一子像素的截面图，详细说明了微型LED的部件。
图1C为图1A的阵列的三个子像素的截面图。
图2A至图2E说明了在微型LED显示器中的子像素之间制造不透明壁的第一工艺。
图3A至图3E说明了在微型LED显示器中的子像素之间制造不透明壁的第二工艺。
图4A至图4C说明了在微型LED显示器中的子像素之间制造不透明壁的第三工艺。
图5A至图5N说明了在微型LED显示器中的子像素之间制造不透明壁的第四工艺。
图6A至图6H说明了在微型LED显示器中的子像素之间制造不透明壁的第五工艺。
图7A至图7F说明了在微型LED显示器中的子像素之间制造不透明壁的第六工艺。
各图中类似的附图标记及名称表示类似的元件。
具体实施方式
一种制造微型LED显示器的技术包括固化UV微型LED元件上方的颜色变换层。隔开的颜色变换层与下方的微型LED的组合形成子像素，并且发射不同颜色的可见光(例如红色、绿色、蓝色、及/或白色(或其他原色))的两个或更多个子像素(例如三个或四个子像素)的阵列形成一可见像素。
不透明材料可以分隔子像素，以阻止从一个子像素中的微型LED发射的光激发相邻子像素中的颜色变换层中的发射，所述激发会导致显示的图像中的子像素光学串扰及颜色偏移。不透明材料还可以在子像素形成步骤期间防止相邻颜色变换层的固化。特别地，需要“子像素/像素隔离”架构来保持颜色纯度(例如，R仅为R，G仅为G，且B仅为B)。此种颜色纯度在使用具有颜色变换层的UV微型LED的显示架构中可能由于以下因素而受到影响：(1)UV微型LED照射进相邻的颜色子像素，导致不同颜色变换器的非预期光致发光，(2)B发射导致相邻的R和G子像素光致发光，以及类似地，G发射导致相邻的R子像素光致发光，且最后，(3)相邻子像素中分配的颜色变换器的非预期固化，导致相邻子像素在自对准固化的制造步骤期间被错误的颜色变换器污染。
希望使用发射UV光的微型LED，以及将发射的UV光转换为基础色(例如，红色、绿色、及蓝色)的颜色变换层。尽管目前用于微型LED显示器生产的不透明材料在可见光范围内的透射率较低(例如，小于1％)，但此低透射率不一定延伸至UV范围。因此，使用发射UV的微型LED及颜色变换层的LED显示器的使用仍然会受到干扰的影响。此外，若将发射UV的微型LED用于颜色变换层的自对准固化，即，可以固化无意中沉积在相邻子像素(例如绿色)上的一种颜色(例如，红色)的颜色变换材料，从而导致成品显示器中的颜色混合并改变感知色域，而没有此种“不透明”材料来实现像素/子像素之间的光学隔离。
为了适应现有不透明材料的使用，同时防止子像素之间的发射干扰，可以使用额外的制造步骤来减少子像素之间的可见光及UV透射。作为一基础工艺，将不透明材料的初级涂层沉积为比其基板上的下层UV微型LED更厚。在颜色变换层随后依次沉积到子像素中之前，以光刻方式移除UV微型LED上方区域中的不透明材料。不透明材料可以延伸到沉积的颜色变换层之上，以进一步分隔每个子像素的发射轮廓。
图1A描绘了UV微型LED(微型LED)阵列100的示例部分，包括由不透明壁104分隔的十六个子像素102。四个子像素102的阵列发射不同颜色的光，例如红色、绿色、蓝色、及/或白色(或其他原色)光，并形成像素101。然而，下文描述的技术适用于使用较少数量颜色(例如，两种或三种颜色)、或较大数量颜色、或不同色域的显示器。此外，下文描述的技术进一步适用于所有类型的像素及子像素架构的显示器。
不透明壁104形成于相邻的子像素102之间，并提供光学(例如光)隔离，以在生产期间局部固化子像素102中的颜色变换层108，并在操作期间减少隔离的颜色变换层108之间的光学干扰。不透明壁104可为聚合物，例如光刻胶、金属、或在另一种材料(例如聚合物)的下层壁上的金属涂层。除了不透明之外，壁104可以是反射性的，例如，对下层微型LED发射的光及颜色变换层108发射的光具有大于50％的反射率，例如，大于90％的反射率。在此情况下，壁104应为在另一种材料(例如聚合物)的下层壁上的金属或金属涂层。此种材料可为光学吸收性的而非反射性的。
例如，不透明壁104可由在光学波长范围(例如，380nm与780nm之间)内具有高光学密度(例如，0.3μm-1与0.5μm-1之间)的黑色负性光刻胶材料组成，例如，Daxin黑色矩阵。如图1A所示，不透明壁104可以随各子像素102形成矩形阵列，尽管通常其他阵列几何形状，例如六边形或偏移矩形阵列，亦是可能的。图1A包括表示图1C的截面图的线106。
图1B为说明支撑在背板120(例如，基板)上且与背板120电连接的微型LED子像素102的个别部件的截面图。每个子像素102包括微型LED 110及覆盖此微型LED 110的颜色变换层108。每个微型LED 110包括发光层112(例如，半导体层)、有源层114、以及导电触点116a、b。发光层112可为n掺杂半导体层(例如，n掺杂氮化镓(n-GaN))，并且有源层114可为p掺杂半导体层(例如，p掺杂氮化镓(n-GaN))。在一些实施方式中，有源层114可以进一步包括多量子阱(multiple quantum well；MQW)层。各微型LED 110的触点116a、116b与背板120电连接，背板120被制造为包括电路系统及电触点以控制每个微型LED 110。
图1C为说明由不透明壁104分隔开的三个子像素102的截面图，此不透明壁由不透明材料105制成并具有实心矩形截面。一般而言，由背板120的控制电路系统启动微型LED110时，此微型LED产生UV光(例如，在365nm与405nm之间)，此UV光被发射到颜色变换层108中。颜色变换层108可包括颜色变换剂，例如量子点、纳米结构、萤光材料或有机物质，以吸收发射的第一波长的UV光，并重新发射较长的第二波长的光。例如，颜色变换层108可以包括在特定的色谱中重新发射的颜色变换剂。例如，用于红色子像素的红色波长光谱(例如，620nm至750nm，或590nm至620nm)，或用于绿色子像素的绿色波长光谱(例如，495nm至570nm，或510nm至550nm)。
如图1C所示，不透明壁104横向分隔相邻的子像素102并突出到相应颜色变换层108的顶表面之上。假设在UV光范围内足够不透明的材料可用，则不透明壁104的横向宽度足以阻止从一个子像素102发射的UV光的透射刺激相邻子像素102的颜色变换层108，同时仍满足子像素间距要求。不透明壁104的产生步骤由以下步骤组成：用一或多个不透明材料105层将微型LED 110及背板120涂覆至大于微型LED 110的顶表面的深度，之后进行温度或光依赖性曝光，以固化不透明材料105。在微型LED 110的发光层112上方移除不透明材料105的部分，使得仅保留此不透明材料105的壁104。
由聚合物(例如光刻胶)形成壁104对制造工艺是有利的。然而，考虑到对子像素间距(例如，～10μm)的限制以及因此对壁104厚度的限制，可用的不透明聚合物材料105来形成不透明壁104可能不会完全阻止由微型LED 110发射的UV光的透射(例如，穿过不透明壁104的宽度的透射率小于1％)。
壁104的厚度亦可取决于用于形成壁104的材料105性质。图1C的壁104被显示为矩形隔离壁，其中拐角形成直角(例如，90°)，其描述“垂直的”轮廓。或者，材料105可以形成梯形壁104，其纵横比由离基板最近的隔离壁基底宽度(wb)及微型LED 110上方隔离壁的顶峰宽度(wp)来定义。wp＞wb(顶峰比基底宽)的壁104被认为形成‘负凹入’轮廓，而wp<wb(顶峰比基底窄)的壁被认为形成‘正凹入’(或锥形)轮廓。垂直的或正凹入轮廓壁104可通过增加壁104的靠近微型LED子像素102的发光层112的厚度来进一步减少阱间透射。
本文揭示了用于生产微型LED子像素102的阵列100的方法，其利用额外的生产方法及材料来进一步隔离各子像素102的发射。
图2A至图2E描述了一种除不透明材料105(例如，第二材料)之外还使用下填充材料(例如，第一材料)的方法，其有益地减少相邻子像素102之间的干扰，并增加微型LED 110至背板120的电触点116a、b的耐用性。如图2A所示，在将示例微型LED 210连接至背板220之后，将下填充层230沉积在微型LED 210上，使得下填充层230填充横向分隔微型LED 210的缝隙，并将微型LED 210的发光层覆盖至一深度。例如，微型LED 210的发光层的暴露表面可在基板上方具有10μm的高度，并且下填充层230材料可以沉积到20μm的深度，从而覆盖微型LED 210。下填充层230亦可以流入微型LED 210与背板220之间的垂直缝隙，例如，用于围绕微型LED 210的底部上的接合区域，从而稳定与背板220的连接并减少操作中的热应力。下填充层230可以通过旋涂、槽模涂布、或喷涂、或其组合来沉积。沉积方法可取决于材料的成分。
在一些实施方式中，微型LED 210的宽度可以为30μm，并且高度可高出背板220的顶表面10μm。对于40μm的总微型LED 210间距，相邻微型LED210之间的距离可为10μm。下填充层230可以沉积到20μm的深度，从而将微型LED 210覆盖至10μm的深度。
在一些实施方式中，下填充层230为光刻胶材料，在光刻中用于在表面上形成图案化涂层的光敏材料。在一些实施方式中，光刻胶材料为正性光刻胶材料，例如，曝光后将由曝光区域中的显影剂移除的光敏材料。使用正性光刻胶材料作为下填充层230的另一优点包括较低的热膨胀系数，从而提高了在操作期间在微型LED 210正在产生热量的同时微型LED 210与背板220之间的电连接耐用性。另外，微型LED 210下方携带的空气在操作期间加热时会膨胀，并会损坏与背板220的触点。下填充层230从微型LED 210下方取代空气，并防止热膨胀损坏。在一些实施方式中，下填充层230可阻挡由微型LED 210发射的UV光的至少一部分。这可以减少背板220部件(诸如薄膜晶体管)的UV暴露。
在一些实施方式中，下填充层230为重新分配层(redistribution layer；RDL)材料，诸如聚合物介电材料，例如，正性光刻胶。
如图2B所示，随后移除下填充层230的部分。移除方法可取决于沉积的材料，但一般而言，光刻方法可用于移除光刻胶。例如，可使用正性光刻胶材料(例如，SPRTM 220、10XT、/>40XT、或/>9260)。UV光可被引导穿过掩模来曝光光刻胶，并且此掩模可以阻挡与微型LED 210对应的区域(而非微型LED 210之间的缝隙)中的光，并且显影剂可以移除曝光部分。例如，掩模可由透明晶片(诸如玻璃、石英等)制成，并用覆盖对应于微型LED 210的区域的图案化金属层涂覆。或者，可以使用负性光刻胶材料，并且掩模可以阻挡与横向缝隙对应的区域(而非微型LED 210)中的光，并且显影剂可以移除未曝光部分。移除下填充层230的部分会在微型LED 210之间的横向缝隙中形成沟槽，沟槽延伸至微型LED210的发光层212或延伸至发光层212的下方。在一些实施方式中，沟槽可延伸至背板220的部分并暴露这些部分。
现在参看图2C，使用上文揭示的方法沉积不透明材料205以覆盖下填充层230，填充沟槽并将任何暴露的背板220覆盖至高于下填充层230的顶表面的一高度。不透明材料205为用于图1B的不透明壁104的材料，例如，黑色负性光刻胶。不透明材料205通过依赖于材料的方式固化，诸如热固化或遮蔽的UV固化。
在固化步骤之后，移除不透明材料205在微型LED 210上方的部分，如图2D所示，直到暴露下填充层230在微型LED 210上方的顶表面230a。剩余不透明材料205在相邻的覆盖的微型LED 210之间的横向间隔中形成不透明材料205的垂直隔离壁205a。这些不透明材料205的隔离壁205a延伸至下填充层230的顶表面230a之上的一高度。隔离壁可以具有均质的成分，例如，不透明材料205可以具有均质的成分。
如图2E所示，在一些实施方式中，视情况移除覆盖了发光层212的顶表面的剩余下填充层230可以增加从下层微型LED 210的光提取。此时，颜色变换材料可以沉积到阱240中，此阱由下填充层230上方的空间限定并在壁205a之间。
图3A至图3E说明另一种制造下填充层230及不透明材料205的方法。图3A至图3E的工艺类似于图2A至图2E的工艺，下文说明除外。如图3A及图3B所示，沉积下填充层230，使其在背板220上方的厚度等于不透明材料壁的总期望高度。在下填充层230中形成沟槽232之后，沉积不透明材料205以填充沟槽。高于下填充层230的高度的不透明材料，即在下填充层230及填充有不透明材料的沟槽上方的不透明材料，通过平坦化工艺(例如，等离子体蚀刻)移除，直到暴露下填充层230的顶表面，从而在微型LED 210上方形成阱240。然后在沉积颜色变换材料之前，可以使用光刻技术移除下填充层230在微型LED 210上方剩下的部分。
在一些实施方式中，如图4A至图4C所示，可以添加不透明材料的层302，以在移除第二材料204之后进一步减少微型LED 210之间的光学干扰。图4A示出了图2D或图3D的在从下填充层230的顶表面移除材料205之后的布置。沉积不透明材料以覆盖下填充层230及第二材料205的暴露表面。
层302的不透明材料的不透明度可高于第二材料205的不透明度。特别地，若第三材料足够不透明，则柱205a的材料205不需要特别不透明，这可以显著增加相容材料的范围，且从而提高易制造性。例如，若该不透明材料为不透明的，例如透光率<1％，则第二材料205可几乎透明(例如，透射率＞95％)。在一些实施方式中，不透明材料对光学波长具有反射性。在一些实施方式中，不透明材料为金属(例如，金属层)，诸如铝、金、银、铂、或其合金。
层302可以沉积为保形层，例如，在整个暴露表面上具有大体均匀的深度，并且相比于隔离壁205a及下填充层可以相对较薄，例如，在50nm与300nm之间。该层可以使用金属沉积技术沉积，诸如等离子体辅助化学气相沉积(plasma-assisted chemical vapordeposition；PCVD)、热蒸发、或电子束沉积。取决于所使用的沉积技术，覆盖隔离壁205a的垂直表面的层302可能比覆盖隔离壁205a的顶峰的层302更薄。不透明材料增加了光学反射率，从而增加了沉积的颜色变换层108的发射率，并减少穿过分隔微型LED 110的隔离壁的宽度的UV透射率。
图4B描绘了光刻胶层304(例如，第四材料)的沉积，诸如用于覆盖不透明材料层302的光刻胶材料(例如，正性或负性光刻胶材料)。在移除不透明材料层302的部分时，光刻胶层304提供掩模。光刻胶层304被暴露于穿过掩模的UV光，并显影以限定要移除的不透明材料的区域。这些区域对应于覆盖的微型LED 210(但不包括隔离壁或微型LED 210之间的壁)。使用适当的技术(诸如湿式或干式蚀刻)移除层302的不透明材料，并且图4C描绘了在移除微型LED 210的发光层212上方的层302的未遮蔽部分及光刻胶层304之后的最终配置。层302为第二材料204(例如，下填充层)提供额外保护，并进一步减少相邻微型LED 210之间的光学干扰。若存在，则光刻胶层304在隔离壁顶部的部分亦可用于减少光学干扰。然而，在一些实施方式中，完全移除光刻胶层304在隔离壁顶部的部分。
在一些实施方式中，可在图2A的下填充层230之前沉积额外保护材料，以涂覆背板220及电连接的微型LED 210，以防止对连接的损坏并将各别微型LED 210的电触点进一步电隔离。例如，介电涂层可以将被沉积以形成光阻挡物的部分的金属层与背板电隔离。图5A至图5H描绘了一示例工艺，其在图2A至图2E中描述的工艺的替代工艺中形成额外的保护材料的层。
图5A描绘了底介电材料406层(例如，介电层)的沉积，用于涂覆微型LED 410的顶表面及横向表面、及导电触点416a、b以及背板420的暴露表面。例如，介电材料406可由诸如氮化硅(SiN)或氮化铝(AlN)的氮化物材料或诸如二氧化硅(SiO2)或氧化铝(Al2O3)的氧化物材料组成。介电材料406可具有5或更大的介电常数(例如，5或更大、6或更大、或7或更大)。介电材料406可以沉积在符合微型LED 410的特征并包围微型LED 410的特征的薄层中(例如，100nm与500nm之间)。随后沉积下填充材料430，如图5B所示，以覆盖发光层412并填充相邻微型LED 410之间的横向缝隙。下填充材料430可为如上所述的任何材料。
图5C示出移除部分下填充材料430，以在相邻微型LED 410之间的缝隙中形成沟槽并暴露涂覆背板420的介电材料406。使用以上描述方法移除下填充材料430。
如图5D所示，沉积不透明层402，例如反射层，以覆盖背板420上暴露的下填充材料430及介电材料406的顶表面及横向表面。不透明层402不需要填充微型LED 410之间的缝隙，并且可以留下将由额外的材料涂层填充的沟槽。不透明层402可以是导电的。不透明层402可以是金属，例如铝、金、银、铂、或其合金。
如图5E所示，沟槽由不透明壁材料404填充，并且不透明层402上方的任何多余材料404例如通过等离子体蚀刻被移除(如图5F所示)，从而暴露微型LED 410的发光表面上方的不透明层402。在移除材料404之后，使用温度固化或UV固化来固化不透明壁材料404。
通过蚀刻技术移除微型LED 410上方的暴露的不透明层402，从而得到图5G的图示，其暴露了下填充材料430。移除下填充材料430的部分，从而在微型LED 410上方产生阱440。如图5H所示，可将下填充材料430移除至一深度，其暴露微型LED 410的发光表面上方的保护性介电材料406。在微型LED 410顶表面下方(例如在LED与背板之间)的下填充材料430无需移除。
移除下填充材料430可以将填充材料430的一部分保持为在不透明层402的垂直表面上的涂层430a，其延伸到微型LED 410之上。例如，在不透明层402的垂直表面上的涂层430a可具有0.5μm至2μm范围内的水平深度。涂层430a可增加不透明层402的结构稳定性。在一些实施方式中，可以视情况移除在微型LED 410上方的介电材料406，以增加从微型LED410的光提取。或者，可移除下填充材料430，而不在不透明层402的垂直表面上留下涂层。在一些实施方式中，如图5I所示，额外介电材料406沉积在隔离壁的顶表面及侧表面上。
作为介电材料406的替代方案，可以沉积第一金属层402a的额外层。在一些实施方式中，如图5J所示，从图5H的隔离壁的侧表面移除不透明材料402。随后，如图5K所示，将第一金属层402a的额外层沉积在包括隔离壁的顶表面及侧表面的暴露表面上及微型LED 410的发光层上。如图5L所示，可以将光刻胶层405沉积到图5K的阱440区域中，其将不透明材料402层的顶表面覆盖到一深度。在一些实施例中，光刻胶层405材料可以与下填充材料430的材料相同。
部分光刻胶层405可使用所述方法移除，以在微型LED 410上方产生阱440区域(图5M)。阱440区域限定了一掩模，用于移除不透明材料402的在微型LED 410的发光区域上方的部分。可移除(例如，蚀刻)不透明材料402并移除(例如，显影)光刻胶层405的剩余部分。在一些实施例中，部分光刻胶层405可保留在涂覆有不透明材料的垂直隔离壁表面上，如关于图5H所述。图5N描绘了终端布置，其中不透明层402覆盖壁材料404的顶表面及侧表面，进一步减少相邻微型LED 210之间的光学干扰。
或者，在一些实施方式中，图5E至图5N的空隙填充材料404可为透明或半透明材料，例如，透射率大于1％的材料，例如，透射率为1-50％的材料，而非不透明壁材料，以减少在所涉及的材料的光刻移除中曝光及显影步骤的数量。例如，空隙填充材料404可为光刻胶材料，诸如SU-8。
作为图5A至图5N中所示步骤的替代工艺，图6A至图6H描绘了一工艺，其中可以在相邻微型LED 210之间形成间隙隔离壁之前沉积额外的保护层。在图5A所示的底介电材料406(例如，介电层)的沉积之后，沉积金属层402b，例如反射层，以覆盖背板420上的介电材料406的顶表面及横向表面，如图6A所示。
如图6B所示，由壁材料404填充分隔微型LED 410的沟槽并且覆盖微型LED 410至一深度，类似于图5B的工艺。不透明层404可另外下填充微型LED410与背板420之间的缝隙，从而为微型LED 410与背板420之间的电触点连接提供额外保护，而底介电材料406保持各别触点的电隔离。
参看图6C，如上文所述，移除材料404的部分，以创建壁材料404的隔离壁及在微型LED 410上方的阱440，同时保持金属层402b沿着微型LED 410的横向表面及顶表面。如图6D所示，将额外的金属层402c沉积在壁材料404隔离壁的横向表面及顶表面上以及微型LED410的顶表面上，从而覆盖暴露的表面。额外金属层402c(其为第二金属层)可具有与金属层402b相同的成分或不同的成分。
与图5K至图5N中所示的工艺类似，图6D至图6H描绘了隔离壁上方第二金属层的形成。在图6D中，额外的金属层402c沉积在壁材料404隔离壁的暴露表面上，及覆盖微型LED410的介电材料406上。沉积额外金属层402c会分隔壁材料404并形成隔离壁芯。将光刻胶层405(例如，正性光刻胶)在第二金属层402c上沉积到一深度，从而覆盖隔离壁顶部，如图6E所示。
图6F描绘了已显影的光刻胶层405及已移除的微型LED 410上方的区域，从而产生阱440。使用剩余的光刻胶层405作为掩模，随后可移除微型LED 410上方的金属层402b/c，露出发光表面，如图6G所示。随后移除任意剩余的光刻胶层405，如图6H所示，留下第一金属层402a及第二金属层402b覆盖壁材料404的隔离壁，其在微型LED 410的发光表面之上延伸。
在各种实施方式中，在微型LED 410的发光表面之上延伸的隔离壁材料404可以为倾斜的，例如，相对于背板420形成非90°角。图7A至图7F描绘了图6A至图6H的金属化工艺，其中隔离壁材料404倾斜。然而，这些技术可以应用于上述其他工艺。
图7A描绘了图6B之后的工艺，其中沉积壁材料404，以将由第一金属层402a形成的微型LED 410之间的沟槽填充至一深度，但不填满电触点。曝光并显影壁材料404，使得在微型LED的发光层(例如顶表面)之下的部分具有基本垂直的侧表面，并且在发光层之上的上部(例如，顶部)形成倾斜的侧表面。
图7B至图7F描绘了工艺，其涉及：应用第二金属层402b，比隔离壁更深的光刻胶层405；通过曝光及显影光刻胶层405形成金属蚀刻掩模；移除微型LED 410上方的第二金属层402b；并最终移除剩余的光刻胶层405。
已经描述了主题的特定实施例。其他实施例在以下权利要求的范围内。操作在附图中以特定顺序描述并在权利要求中叙述，这不应理解为要求以所示的特定顺序或循序执行此类操作，或要求执行所有图示操作以实现期望的结果。例如，权利要求中所述的动作可以以不同的顺序执行，并且仍然可以实现期望的结果。作为一个实例，附图中描述的工艺不一定需要所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。

Claims (24)

1.一种用于制造微型LED显示器的方法，包含：
在具有多个微型LED的基板上沉积第一材料，使得所述多个微型LED由所述第一材料覆盖并且所述第一材料填充横向分隔所述微型LED的缝隙；
从横向分隔所述多个微型LED的所述缝隙移除所述第一材料的一部分，以在所述第一材料中形成沟槽，所述沟槽延伸至所述微型LED的发光层或延伸至所述发光层之下；
在所述基板上沉积第二材料，使得所述第二材料覆盖所述第一材料并延伸进所述第一材料中的所述沟槽中，其中所述第二材料为不透明材料；以及
移除在所述多个微型LED上的所述第一材料及第二材料的一部分，以暴露所述多个微型LED中的每一者的顶表面，并使得位于所述多个微型LED之间的所述缝隙中的所述第二材料的多个隔离壁垂直地延伸高于所述第一材料的顶表面。
2.如权利要求1所述的方法，其中移除在所述微型LED上的所述第一材料及第二材料的一部分以暴露所述微型LED的顶表面的步骤进一步包括：移除在所述微型LED上方的所述第二材料的部分。
3.如权利要求1所述的方法，其中移除在所述微型LED上的所述第一材料及第二材料的一部分以暴露所述微型LED的顶表面的步骤包括：跨越所述微型LED上及所述微型LED之间的缝隙上的区域移除所述第二材料直到暴露所述第一材料。
4.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
在所述基板上沉积第三材料，使得所述第三材料覆盖所述第二材料的所述隔离壁的暴露的顶表面及所述微型LED的暴露的所述顶表面；
在所述第三材料上沉积第四材料，使得所述第三材料被覆盖且由所述第三材料涂覆的所述第二材料的所述隔离壁之间的区域被填充；以及
移除在所述微型LED上的所述第三材料及第四材料的一部分以暴露所述微型LED的顶表面。
5.一种用于制造微型LED显示器的方法，包含：
在具有多个微型LED的基板上沉积第一材料，使得所述多个微型LED及在所述多个微型LED之间暴露的基板由所述第一材料的第一共形层覆盖；
在所述基板上沉积第二材料，使得所述第二材料覆盖所述第一材料并填充横向分隔所述微型LED的缝隙；
从横向分隔所述多个微型LED的所述缝隙移除所述第二材料的一部分，以在所述第二材料中形成延伸至所述第一材料的所述第一共形层的沟槽，所述第一共形层覆盖所述多个微型LED之间的暴露的所述基板；
在所述第二材料上沉积第三材料，使得所述第二材料及第一材料的暴露表面由所述第三材料的第二共形层覆盖；
在所述第三材料上沉积第四材料，使得所述第四材料延伸进所述第三材料中的所述沟槽中，其中所述第四材料为不透明材料；以及
移除在所述微型LED上的所述第四材料及第三材料的一部分，以暴露所述微型LED的顶表面，并使得位于所述微型LED之间的所述缝隙中的所述第三材料及第四材料的隔离壁垂直地延伸高于所述第一材料的所述第一共形层的顶表面。
6.一种显示屏，包含：
背板；
发光二极管阵列，与所述背板电整合，所述发光二极管阵列被配置为发射在第一波长范围中的UV光；
多个隔离壁，形成于所述背板上且在所述发光二极管阵列中的相邻发光二极管之间，其中所述隔离壁通过缝隙与所述发光二极管间隔开并延伸至所述发光二极管之上，其中所述多个隔离壁由不透明材料形成，所述不透明材料对所述第一波长范围中的光的透射率小于1％；以及
填料材料，填充在所述发光二极管阵列中的每个发光二极管与所述多个隔离壁之间的所述缝隙。
7.如权利要求6所述的显示屏，进一步包含在各发光二极管上的颜色变换层以将所述第一波长范围中的光变换成第二波长范围中的可见光。
8.如权利要求6所述的显示屏，其中所述不透明材料提供具有均质成分的所述隔离壁。
9.如权利要求6所述的显示屏，其中所述多个隔离壁中的每个隔离壁具有固体矩形截面。
10.一种显示屏，包含：
背板；
发光二极管阵列，与所述背板电整合，所述发光二极管阵列被配置为发射在第一波长范围中的UV光；以及
多个隔离壁，形成于所述背板上且在所述发光二极管阵列中的相邻发光二极管之间，其中所述隔离壁与所述发光二极管间隔开并延伸至所述发光二极管之上，其中所述多个隔离壁包括
第一材料的芯，及
涂层，覆盖所述芯在所述发光二极管之上延伸的至少一部分，其中所述涂层为不透明的第二材料，所述第二材料对于所述第一波长范围中的光的透射率小于1％。
11.如权利要求10所述的显示屏，进一步包含在各发光二极管上的颜色变换层以将所述第一波长范围中的光变换成第二波长范围中的可见光。
12.如权利要求10所述的显示屏，其中所述涂层覆盖所述多个隔离壁的侧表面。
13.如权利要求12所述的显示屏，其中所述涂层覆盖所述芯的水平顶表面。
14.如权利要求12所述的显示屏，其中所述涂层在所述芯的底表面下方延伸。
15.如权利要求14所述的显示屏，其中所述涂层在所述芯的顶表面上方延伸。
16.如权利要求10所述的显示屏，进一步包含介电层，所述介电层共形地覆盖所述发光二极管阵列。
17.如权利要求16所述的显示屏，其中所述介电层共形地覆盖所述背板在相邻发光二极管之间的一部分，并且所述多个隔离壁的各个芯通过所述介电层与所述背板分隔。
18.如权利要求10所述的显示屏，进一步包含填料材料，所述填料材料填充在发光二极管阵列与所述多个隔离壁之间的缝隙。
19.如权利要求18所述的显示屏，其中所述涂层在所述芯的在所述填料材料的顶表面下方的侧表面上延伸。
20.如权利要求10所述的显示屏，包含介电层，所述介电层共形地覆盖所述隔离壁的所述涂层。
21.一种显示屏，包含：
背板；
发光二极管阵列，与所述背板电整合，所述发光二极管阵列被配置为发射在第一波长范围中的UV光；以及
多个隔离壁，形成于所述背板上且在所述发光二极管阵列中的相邻发光二极管之间，其中所述多个隔离壁与所述发光二极管间隔开并延伸至所述发光二极管之上，其中所述多个隔离壁包括在所述发光二极管的顶表面之下具有基本上垂直的侧表面的下部部分，及在所述发光二极管的所述顶表面之上具有倾斜侧表面的上部部分。
22.如权利要求21所述的显示屏，其中所述多个隔离壁的所述上部部分在所述发光二极管阵列的所述顶表面的一部分上方延伸。
23.如权利要求21所述的显示屏，其中在所述发光二极管阵列的所述顶表面处，所述多个隔离壁的所述上部部分比所述多个隔离壁的所述下部部分更宽。
24.如权利要求23所述的显示屏，其中在所述多个隔离壁的顶部处，所述多个隔离壁的所述上部部分比所述多个隔离壁的所述下部部分更窄。
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