CN117276302A - 一种显示基板及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种显示基板及其制备方法、显示装置，属于显示器件技术领域，包括：衬底基板，以及图案化设置在所述衬底基板一侧的发光二极管和驱动电路，所述发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层；其中，所述发光二极管位于所述发光区域，所述驱动电路位于所述非发光区域；所述驱动电路分别与所述第一半导体层和所述第二半导体层连接，用于驱动所述发光二极管发光。通过本申请实施例提供的一种显示基板及其制备方法、显示装置，可以降低显示基板中驱动电路与发光二极管整合的难度，使显示基板的制程更加简便。

Description

一种显示基板及其制备方法、显示装置
技术领域
本申请实施例涉及显示器件技术领域，具体而言，涉及一种显示基板及其制备方法、显示装置。
背景技术
硅基发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)微显示技术与目前的半导体工艺兼容，适宜于大批量生产，相比于LCOS、DLP微显示技术，它不需要背光源，整体比较轻薄，光学系统设计简单，响应速度快；相比与OLED微显示技术，它全部采用半导体及金属材料，亮度高，耐高温，寿命长等等。
目前硅基LED微显示器件都是基于硅基有源驱动背板与高亮单色的LED阵列，通过介质金属倒装互联实现的，通常叫做键合技术，但键合技术的缺点是要求键合设备对位精度非常高，导致显示基板的制程较为繁琐。
发明内容
本申请实施例提供一种显示基板及其制备方法、显示装置，旨在降低显示基板中驱动电路与发光二极管整合的难度，使显示基板的制程更加简便。
本申请实施例第一方面提供一种显示基板，包括发光区域和非发光区域，所述显示基板包括：
衬底基板，以及设置在所述衬底基板一侧的发光二极管和驱动电路，所述发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层；
其中，所述发光二极管位于所述发光区域，所述驱动电路位于所述非发光区域；所述驱动电路分别与所述第一半导体层和所述第二半导体层连接，用于驱动所述发光二极管发光。
可选地，所述第一半导体层位于所述衬底基板和所述发光层之间，所述第一半导体层包括第一区域，所述第一区域与所述发光层在所述衬底基板上的正投影无交叠，所述第一区域与所述第二半导体层在所述衬底基板上的正投影无交叠。
可选地，所述驱动电路包括：层叠设置的第一金属层、绝缘层和第二金属层，所述第一金属层靠近所述衬底基板设置，所述第一金属层包括第一转接部，所述第二金属层包括第二转接部；
其中，所述第一转接部与所述第一区域在所述衬底基板上的正投影有交叠且相互搭接，所述第二转接部与所述第二半导体层在所述衬底基板上的正投影有交叠且相互搭接。
可选地，在所述发光二极管背离所述衬底基板的一侧还设置有钝化层，所述第一金属层位于所述钝化层背离所述衬底基板的一侧；
其中，所述第一转接部与所述第一区域通过设置在所述钝化层上的过孔搭接，所述第二转接部与所述第二半导体层通过设置在所述绝缘层和所述钝化层上的过孔搭接。
可选地，所述发光二极管还包括：第一电极，位于所述第一区域背离所述衬底基板的一侧表面；
第二电极，所述第二电极位于第二半导体层背离所述衬底基板的一侧表面。
可选地，所述第一电极和第二电极的材料为透明导电材料。
可选地，所述第一半导体层为N-GaN，所述第二半导体层为P-GaN。
可选地，所述发光层为多量子阱材料。
可选地，所述第一半导体层的厚度大于所述第二半导体层的厚度。
可选地，所述第一半导体层的厚度大于或等于2μm，且小于或等于3μm；
所述第二半导体层的厚度大于或等于0.5μm，且小于或等于1μm。
可选地，所述发光层的厚度大于或等于0.3μm，且小于或等于0.7μm。
可选地，所述衬底基板为硅基衬底。
可选地，所述显示基板包括阵列排布的多个像素，各所述像素包括至少一个所述发光器件，以及连接各所述发光器件的驱动电路。
本申请实施例第二方面提供一种显示装置，包括显示面板和如本申请实施例第一方面提供的显示基板。
本申请实施例第三方面提供一种显示基板的制备方法，所述制备方法包括：
提供衬底基板，所述衬底基板包括发光区域和非发光区域；
在所述衬底基板的发光区域形成发光二极管，所述发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层；
在所述衬底基板的非发光区域形成驱动电路，所述驱动电路分别与所述第一半导体层和所述第二半导体层连接，用于驱动所述发光二极管发光。
有益效果：
本申请提供一种显示基板及其制备方法、显示装置，通过在衬底基板的发光区域形成发光二极管，在衬底基板的非发光区域形成驱动电路，同时发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层，使驱动电路分别与第一半导体层和第二半导体层连接，以实现发光二极管的发光；这样，便在同一衬底基板上同时形成了驱动电路和发光二极管，无需采用键合技术完成驱动电路和发光二极管的整合，从而降低了显示面板中驱动电路与发光二极管整合的难度，进而使得显示面板的制程更加简便。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提出的一种显示基板的平面结构示意图；
图2是图1中C-D剖线的剖面结构示意图；
图3是本申请一实施例提出的一种显示基板制备方法的步骤流程图；
图4是本申请一实施例提出的一种显示基板制备方法中完成衬底基板制作的结构示意图；
图5是本申请一实施例提出的一种显示基板制备方法中完成第一半导体层、发光层、第二半导体层制作的结构示意图；
图6是本申请一实施例提出的一种显示基板制备方法中完成发光二极管制作的结构示意图；
图7是本申请一实施例提出的一种显示基板制备方法中完成第一电极和第二电极制作的结构示意图；
图8是本申请一实施例提出的一种显示基板制备方法中完成钝化层制作的结构示意图；
图9是本申请一实施例提出的一种显示基板制备方法中完成钝化层刻蚀制作的结构示意图；
图10是本申请一实施例提出的一种显示基板制备方法中完成驱动电路制作的结构示意图。
附图标记说明：10、衬底基板；20、发光二极管；201、第一半导体层；2011、第一区域；202、发光层；203、第二半导体层；204、钝化层；205、第一电极；206、第二电极；30、驱动电路；301、第一金属层；3011、第一转接部；302、绝缘层；303、第二金属层；3031、第二转接部；A、发光区域；B、非发光区域。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
相关技术中，显示基板中的驱动电路和发光二极管通常形成在不同的基板上，因此，在制备显示基板时，在分别形成发光二极管和驱动电路后，需要再通过键合技术将两者连接起来，以形成对发光二极管的通电和控制。但是，在应对高PPI(Pixels Per Inch，像素每尺寸)的硅基微显示，驱动电路与发光二极管之间的对位精度的需求高达±0.5μm，这对于目前的对位设备领域来说是个较大的瓶颈。
有鉴于此，本申请实施例提出一种显示基板及其制备方法、显示装置，通过在衬底基板的发光区域形成发光二极管，在衬底基板的非发光区域形成驱动电路，同时发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层，使驱动电路分别与第一半导体层和第二半导体层连接，以实现发光二极管的发光；这样，便在同一衬底基板上同时形成了驱动电路和发光二极管，无需采用键合技术完成驱动电路和发光二极管的整合，从而降低了显示面板中驱动电路与发光二极管整合的难度，进而使得显示面板的制程更加简便。
参照图1所示，为本申请实施例公开的一种显示基板，该显示基板包括衬底基板10以及图案化设置在衬底基板10一侧的发光二极管20和驱动电路30。
具体地，参照图1所示，显示基板在制备过程中，会在衬底基板10上划分出发光区域A和非发光区域B。其中，发光区域A是指显示基板中用于提供光线的区域，非发光区域B是指显示基板中不提供光线的区域；发光区域A提供的光线可以包括红色光、蓝色光和绿色光等等。
衬底基板10可以为硅基衬底。具体地，衬底基板10的材料可以为单晶硅或多晶硅。
发光二极管20和驱动电路30形成在同一衬底基板10上，其中，发光二极管20形成在衬底基板10上的发光区域A内，而驱动电路30形成在衬底基板10上的非发光区域B内，这样可以减小驱动电路30对到显示基板的发光效果的影响。
参照图2所示，发光二极管20包括依次层叠设置在衬底基板10上的第一半导体层201、发光层202和第二半导体层203。具体地，第一半导体层201和第二半导体层203分别作为发光二极管20的阳极和阴极。在分别将第一半导体层201和第二半导体层203接入驱动电路30后，便可以利用驱动电路30使发光二极管20发出光线。
同时，参照图6所示，第一半导体层201包括第一区域2011，第一区域2011在衬底基板10上的正投影与发光层202和第二半导体层203在衬底基板10上的正投影无交叠。
需要说明的是，在制备该显示面板时，发光二极管20和驱动电路30的制备顺序并非是固定的，也就是说，可以先在衬底基板10上形成发光二极管20，后形成驱动电路30；也可以先在衬底基板10上形成驱动电路30，后形成发光二极管20。
这样，通过将发光二极管20和驱动电路30形成在同一衬底基板10上，在制备显示基板时，便无需利用键合工艺去实现发光二极管20和驱动电路30的连接，进而也省去了制备过程中对于发光二极管20和驱动电路30对位精度的要求，使得显示基板的制备过程更加简便。
进一步地，在本申请实施例中，第一半导体层201的材料为N-GaN，第二半导体层203的材料为P-GaN，发光层202的材料为多量子阱材料。
同时，第一半导体层201的厚度大于第二半导体层203的厚度。在具体应用时，第一半导体层201的厚度大于或等于2μm，且小于或等于3μm；示例性地，第一半导体层201的厚度可以为2μm、2.2μm、2.4μm、2.6、μm、2.8μm、3μm等等；第二半导体层203的厚度大于或等于0.5μm，且小于或等于1μm，示例性地，第二半导体层203的厚度可以为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm等等；发光层202的厚度大于或等于0.3μm，且小于或等于0.7μm，示例性地，发光层202的厚度可以为0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm等等。
在一种可选的实施方式中，本申请提供一种显示基板，参照图2所示，在该显示基板中，驱动电路30包括层叠设置的第一金属层301、绝缘层302和第二金属层303。
具体地，在该显示基板中，第一金属层301更靠近衬底基板10设置，并且第一金属层301包括第一转接部3011，第一转接部3011在衬底基板10上的正投影与第一半导体层201的第一区域2011在衬底基板10上的正投影有交叠，且第一转接部3011与第一半导体层201的第一区域2011相互搭接。同时，第二金属层303包括第二转接部3031，第二转接部3031在衬底基板10上的正投影与第二半导体层203在衬底基板10上的正投影有交叠，且第二转接部3031与第二半导体层203相互搭接。
也就是说，第一转接部3011与第一半导体层201电连接，第二转接部3031与第二半导体层203电连接，进而实现了驱动电路30与发光二极管20的电连接，驱动电路30便可以通过第一金属层301和第二金属层303对发光二极管20输入电流，实现发光二极管20的发光。
通过本申请实施例提供的显示基板，利用第一金属层301的第一转接部3011和第二金属层303的第二转接部3031实现了驱动电路30与发光二极管20的电连接，进而使得驱动电路30和发光二极管20可以更好地形成在同一衬底基板10上，从而进一步使得显示基板的制程更加简便。
该显示面板中的驱动电路30可以为CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)电路，因此驱动电路30可以采用CMOS工艺形成，示例性地，驱动电路30可以采用P阱CMOS工艺、N阱CMOS工艺以及双阱CMOS工艺形成。
如图2所示，为本申请实施例中采用N阱CMOS工艺形成的驱动电路30。在该驱动电路30中，驱动电路30还包括形成在衬底基板10上的深N阱层(图中未示出)，设置在深N阱层上的中压阱层(图中未示出)，设置在中压阱层上的轻掺杂漏极(图中未示出)以及设置在轻掺杂漏极上栅极、源极和漏极(图中未示出)。需要说明的是，采用N阱CMOS工艺形成的驱动电路为相关技术中已有的结构，故在本申请实施例中不过多赘述。
在一种可选的实施方式中，本申请实施例提供一种显示基板，参照图2所示，在该显示基板中，在发光二极管20背离衬底基板10的一侧还设置有钝化层204，第一金属层301位于钝化层204背离衬底基板10的一侧。
具体地，在制备显示基板的过程中，如果选择先形成发光二极管20，再形成驱动电路30，则在形成发光二极管20后，需要在发光二极管20表面形成一层钝化层204，利用钝化层204可以对发光二极管20形成保护，避免在后续形成驱动电路30的过程中造成发光二极管20的损坏。
同时，由于形成了钝化层204，因此在连接第一金属层301与第一半导体层201以及连接第二金属层303预定第二半导体层203时，第一转接部3011可以通过设置在钝化层204的过孔与第一半导体层201的第一区域2011搭接，第二转接部3031可以通过设置在绝缘层302和钝化层204上的过孔与第二半导体层203搭接。
钝化层204可以选择有机材料，例如树脂；也可以选择无机材料，例如SiO2。
通过本申请实施例提供的显示基板，利用钝化层204实现了对发光二极管20的保护，避免了显示基板的制备过程中造成的发光二极管20的损坏，同时实现了将发光二极管20和驱动电路30形成在同一衬底基板10上，使得显示基板的制程更加简便。
在一种可选的实施方式中，本申请实施例提供一种显示基板，参照图7所示，在该显示基板中，发光二极管20包括第一电极205和第二电极206。
具体地，第一电极205设置在第一半导体层201的第一区域2011背离衬底基板10的一侧表面，第二电极206设置在第二半导体层203背离衬底基板10的一侧表面。第一金属层301的第一转接部3011通过第一电极205与第一半导体层201实现电连接，第二金属层303的第二转接部3031通过第二电极206与第二半导体层203实现电连接。
同时，为了提高发光二极管20的发光效率，第一电极205和第二电极206可以选用透明导电材料，例如氧化铟锡。
通过本申请实施例提供的显示面板，设置第一电极205和第二电极206可以降低第一转接部3011与第一半导体层201以及第二转接部3031与第二半导体层203之间的接触电阻，进而提高发光效率，并且第一电极205和第二电极206均选用透明导电材料，使得发光二极管20的发光效率得到进一步提高。
在一种可选的实施方式中，本申请实施例提供一种显示基板，在该显示基板中，包括呈阵列排布的多个像素，每个像素包括至少一个发光二极管20以及与每个发光二极管20连接的驱动电路30。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种显示装置，包括本申请上述任一实施例提供的显示基板，该显示基板可以作为显示装置的背光源，也可以作为显示装置的显示基板。
具体地，该显示装置可以包括OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管20)显示屏、手机等移动装置、手表等可穿戴设备、VR装置等等，本领域技术人员可根据该显示设备的具体用途进行相应地选择，在此不再赘述。
图3示出了一种显示基板的制备方法的步骤流程图。参照图3所示，本申请实施例公开一种显示基板的制备方法，所述制备方法包括：
步骤101：提供衬底基板10，衬底基板10包括发光区域A和非发光区域A。
具体地，衬底基板10可以为硅基衬底，硅基衬底可以包括单晶硅或多晶硅。发光区域A和非发光区域B可以在制备显示基板前在衬底基板10上划分出，但需要说明的是，发光区域A和非发光区域B实际上是一个虚拟区域，如图4所示。
步骤102：在衬底基板10的发光区域A形成发光二极管20，发光二极管20包括层叠设置的第一半导体层201、发光层202和第二半导体层203。
具体地，第一半导体层201、发光层202和第二半导体层203可以通过气相外延工艺依次形成在衬底基板10上，同时，再经过光刻和刻蚀工艺，将第一半导体层201、发光层202和第二半导体层203图案化，最终形成发光二极管20。并且，第一半导体层201包括第一区域2011，第一区域2011在衬底基板10上的正投影与发光层202和第二半导体层203在衬底基板10上的正投影无交叠，如图5和图6所示。
其中，第一半导体层201的材料为N-GaN，第二半导体层203的材料为P-GaN，发光层202的材料为多量子阱材料；第一半导体层201的厚度可以大于或等于2μm，且小于或等于3μm；第二半导体层203的厚度可以为0.6μm；发光层202的厚度可以为0.5μm。
步骤103：在衬底基板10的非发光区域B形成驱动电路30，驱动电路30分别与第一半导体层201和第二半导体层203连接，用于驱动发光二极管20发光。
具体地，驱动电路30包括层叠设置的第一金属层301、绝缘层302和第二金属层303，其中，第一金属层301包括第一转接部3011，第二金属层303包括第二转接部3031，第一转接部3011在衬底基板10上的正投影与第一区域2011在衬底基板10上的正投影有交叠，且第一转接部3011与第一区域2011相互搭接，第二转接部3031在衬底基板10上的正投影与第二半导体层203在衬底基板10上的正投影有交叠，且第二转接部3031与第二半导体层203相互搭接，如图10所示。
需要说明的是，在该制备方法中，步骤102和步骤103的顺序并非是固定的，即可以先完成步骤102，后完成步骤103；也可以先完成步骤103，后完成步骤102；在本申请实施例中，对发光二极管20和驱动电路30的制备顺序不做限定。
另外，在先完成步骤102，后完成步骤103的制备顺序中，为了避免发光二极管20被损坏，所述制备方法还包括：
步骤104：在发光二极管20远离衬底基板10的一侧形成钝化层204。
具体地，钝化层204可以选择有机材料，例如树脂；也可以选择无机材料，例如SiO2，如图8和图9所示。
进一步地，为了降低发光二极管20与驱动电路30之间的接触电阻，所述制备方法还包括：
步骤105：在第一区域2011背离衬底基板10的一侧表面形成第一电极205，在第二半导体层203背离衬底基板10的一侧表面形成第二电极206。
具体地，第一电极205和第二电极206可以选用透明导电材料，例如氧化铟锡，以提高发光二极管20的发光效率，如图7所示。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (15)

1.一种显示基板，其特征在于，包括发光区域和非发光区域，所述显示基板包括：
衬底基板，以及设置在所述衬底基板一侧的发光二极管和驱动电路，所述发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层；
其中，所述发光二极管位于所述发光区域，所述驱动电路位于所述非发光区域；所述驱动电路分别与所述第一半导体层和所述第二半导体层连接，用于驱动所述发光二极管发光。
2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于：
所述第一半导体层位于所述衬底基板和所述发光层之间，所述第一半导体层包括第一区域，所述第一区域与所述发光层在所述衬底基板上的正投影无交叠，所述第一区域与所述第二半导体层在所述衬底基板上的正投影无交叠。
3.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于：
所述驱动电路包括：层叠设置的第一金属层、绝缘层和第二金属层，所述第一金属层靠近所述衬底基板设置，所述第一金属层包括第一转接部，所述第二金属层包括第二转接部；
其中，所述第一转接部与所述第一区域在所述衬底基板上的正投影有交叠且相互搭接，所述第二转接部与所述第二半导体层在所述衬底基板上的正投影有交叠且相互搭接。
4.根据权利要求3所述的显示基板，其特征在于：
在所述发光二极管背离所述衬底基板的一侧还设置有钝化层，所述第一金属层位于所述钝化层背离所述衬底基板的一侧；
其中，所述第一转接部与所述第一区域通过设置在所述钝化层上的过孔搭接，所述第二转接部与所述第二半导体层通过设置在所述绝缘层和所述钝化层上的过孔搭接。
5.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于，所述发光二极管还包括：
第一电极，位于所述第一区域背离所述衬底基板的一侧表面；
第二电极，所述第二电极位于第二半导体层背离所述衬底基板的一侧表面。
6.根据权利要求5所述的显示基板，其特征在于
所述第一电极和第二电极的材料为透明导电材料。
7.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于：
所述第一半导体层为N-GaN，所述第二半导体层为P-GaN。
8.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于：
所述发光层为多量子阱材料。
9.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于：
所述第一半导体层的厚度大于所述第二半导体层的厚度。
10.根据权利要求9所述的显示基板，其特征在于：
所述第一半导体层的厚度大于或等于2μm，且小于或等于3μm；
所述第二半导体层的厚度大于或等于0.5μm，且小于或等于1μm。
11.根据权利要求10所述的显示基板，其特征在于：
所述发光层的厚度大于或等于0.3μm，且小于或等于0.7μm。
12.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于：
所述衬底基板为硅基衬底。
13.根据权利要求1-12任一项所述的显示基板，其特征在于：
所述显示基板包括阵列排布的多个像素，各所述像素包括至少一个所述发光二极管，以及连接各所述发光二极管的驱动电路。
14.一种显示装置，其特征在于：
包括如权利要求1-13任一项所述的显示基板。
15.一种显示基板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供衬底基板，所述衬底基板包括发光区域和非发光区域；
在所述衬底基板的发光区域形成发光二极管，所述发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层；
在所述衬底基板的非发光区域形成驱动电路，所述驱动电路分别与所述第一半导体层和所述第二半导体层连接，用于驱动所述发光二极管发光。
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