CN117558740A - 微显示单元及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种微显示单元及显示装置，微显示单元包括：至少两个发光单元，发光单元包括依次层叠在第一半导体层上的发光层和第二半导体层，微显示单元还包括至少两个第一电极，第一电极与对应发光单元的第二半导体层连接，微显示单元还包括第二电极，各发光单元的第一半导体层均与第二电极电连接；其中，在微显示单元的厚度方向上，任意两发光单元的发光层的高度差小于设定阈值。本发明技术方案，保证微显示单元中各发光单元的出光效果会较为一致。并且，使得微显示单元中不同发光单元的波长一致性高，有利于显示效果的提升，可以降低MIP封装芯片的量产难度和生产成本。

Description

微显示单元及显示装置

技术领域

本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种微显示单元及显示装置。

背景技术

微型LED封装(Micro LED in Package，MIP)因电器连接优良，对比度表现良好，稳定性及可修复性，工艺简单，成本低廉等优点被广泛应用。

现有技术中，普遍的MIP生产方式是将三颗RGB像素芯片(也即红色像素芯片、绿色像素芯片和蓝色像素芯片)分别用巨量转移设备转移到单颗封装体上，封装后切割成灯珠，再对其进行混灯和检测，最后转移到蓝膜上出货。

由于RGB像素芯片的尺寸非常小，转移难度依旧很大，量产困难且成本巨大。并且三颗芯片分别转移，产生的MIP芯片通常容易产生显示效果较差的问题。

发明内容

本发明提供一种微显示单元及显示装置，以实现通过同一外延晶圆制备出不同发光颜色的像素，并提升显示效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种微显示单元，包括：至少两个发光单元，发光单元包括依次层叠在第一半导体层上的发光层和第二半导体层；

不同发光单元的第二半导体层相互绝缘，不同发光单元的发光层相互绝缘；

微显示单元还包括至少一个第一电极，第一电极与对应的发光单元的第一半导体层电连接；微显示单元还包括至少两个第二电极，第二电极分别与对应发光单元的第二半导体层连接；

其中，在微显示单元的厚度方向上，任意两发光单元的发光层的高度差小于设定阈值。

可选的，在微显示单元的厚度方向上，各发光单元的发光层处于同一高度。

可选的，微显示单元包括发光单元的发光层和第二半导体层的单元结构，在沿微显示单元的厚度方向上的截面为梯形，且单元结构的顶面的面积大于底面的面积；

其中顶面包括发光层靠近第一半导体层的表面，底面包括第二半导体层远离第一半导体层的表面；发光单元的出光方向为底面指向顶面的方向。

可选的，单元结构还包括连接顶面和底面的侧面，侧面与顶面的夹角为小于90度。

可选的，单元结构的侧面设置有光学隔离层，光学隔离层包括吸光材料、反光材料和分布式布拉格反射层中的至少一种。

可选的，不同发光单元的第一半导体层相互独立，相邻发光单元的第一半导体层的侧面之间具有间隙，间隙中的至少部分位置设置有吸光材料或反光材料。

可选的，发光单元中，第一半导体层的侧面与单元结构的侧面平行，单元结构包括第二半导体层和发光层。

可选的，各发光单元的第一半导体层为同一外延层的第一半导体层。

可选的，在相邻的两个发光单元之间，第一半导体层靠近发光层的表面设置有第一凹槽，第一凹槽的至少部分位置设置有吸光材料或反光材料。

可选的，第一凹槽包括第一侧壁和与第一侧壁相对的第二侧壁；相邻的两个发光单元中，靠近第一侧壁的发光单元为第一发光单元，远离第一侧壁的发光单元为第二发光单元；

第一侧壁与第一发光单元的单元结构的侧面平行，第二侧壁与第二发光单元的单元结构的侧面平行；

第一侧壁和第二侧壁设置有吸光材料或反光材料。

可选的，第一电极至少部分设置于第一侧壁和第二侧壁。

可选的，第二电极位于第二半导体层远离第一半导体层的表面，第一电极位于第一半导体层靠近发光层的表面，且在第一半导体层靠近发光层的表面，第一电极与发光层无交叠；

微显示单元还包括与第一电极电连接的第一引出电极，与第二电极一一对应的电连接的第二引出电极，第一引出电极和第二引出电极位于引出电极层，引出电极层与第一电极、第二电极之间包括绝缘层。

可选的，至少部分个发光单元的发光层远离第二半导体层的一侧还包括色转换层，色转换层用于将发光层所发出的颜色光转换为其他颜色光。

可选的，微显示单元还包括第二凹槽，第二凹槽与发光层的位置对应，且第二凹槽位于第一半导体层远离发光层的一侧，色转换层位于第二凹槽中。

可选的，色转换层在发光层上的正投影覆盖发光层。

可选的，微显示单元包括红色像素、绿色像素和蓝色像素，红色像素、绿色像素和蓝色像素分别包括至少一个发光单元，且红色像素、绿色像素和蓝色像素的发光单元的发光层均为蓝光发光层，红色像素中发光层远离第二半导体层的一侧还包括第一色转换层，第一色转换层用于将蓝光转换为红光；绿色像素中发光层远离第二半导体层的一侧还包括第二色转换层，第二色转换层用于将蓝光转换为绿光；蓝色像素中发光层远离第二半导体层的一侧还包括透明层，透明层用于透过蓝光。

可选的，第一半导体层为N型半导体层，第二半导体层为P型半导体层；或者第一半导体层为P型半导体层，第二半导体层为N型半导体层。

第二方面，本发明实施例还提供了一种微显示单元，包括：至少两个发光单元，发光单元包括依次层叠在第一半导体层上的发光层和第二半导体层；

不同发光单元的第二半导体层相互绝缘，不同发光单元的发光层相互绝缘；

微显示单元还包括至少一个第一电极，第一电极与对应的发光单元的第一半导体层电连接；微显示单元还包括至少两个第二电极，第二电极与对应发光单元的第二半导体层连接；

其中，各发光单元的第一半导体层为同一第一半导体层。

第三方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括第一方面或第二方面的微显示单元。

本发明实施例的微显示单元及显示装置中，微显示单元包括：至少两个发光单元，发光单元包括依次层叠在第一半导体层上的发光层和第二半导体层，微显示单元还包括至少两个第一电极，第一电极与对应发光单元的第二半导体层连接，微显示单元还包括第二电极，各发光单元的第一半导体层均与第二电极电连接；其中，在微显示单元的厚度方向上，任意两发光单元的发光层的高度差小于设定阈值。本发明实施例的技术方案，保证微显示单元中各发光单元的出光效果会较为一致。并且，微显示单元中各发光单元可以在同一外延晶圆上制备得到，使得微显示单元中不同发光单元的波长一致性高，有利于显示效果的提升。在微显示单元包括不同发光颜色的像素时，无需现有技术中的对RGB像素芯片分别进行巨量转移即可得到MIP封装芯片，使得量产困难减小，生产成本降低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种微显示单元的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种微显示单元的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种微显示单元的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种微显示单元的制备方法的流程图；

图5是本发明实施例中外延晶圆发俯视图；

图6是本发明实施例中外延晶圆的剖视图；

图7是在外延晶圆上形成欧姆接触层后的结构示意图；

图8是对外延晶圆进行刻蚀形成多个发光单元后的俯视图；

图9是对外延晶圆进行刻蚀得到发光单元的剖视图；

图10是本发明实施例提供的另一种微显示单元的俯视图；

图11是本发明实施例提供的又一种微显示单元的俯视图；

图12是本发明实施例提供的再一种微显示单元的俯视图；

图13是形成整层光学隔离层后的结构示意图；

图14是对光学隔离层开孔后的结构示意图；

图15是形成第一电极和第二电极后的结构示意图；

图16是形成电隔离层后的结构示意图；

图17是形成封装胶之后的结构示意图；

图18是对封装胶进行图形化后的结构示意图；

图19是形成第一引出电极和第二引出电极之后的结构示意图；

图20是形成表面电极之后微显示单元的一种俯视图；

图21是形成表面电极之后微显示单元的另一种俯视图；

图22为外延晶圆涂敷键合胶后的结构示意图；

图23为外延晶圆与临时衬底键合后的结构示意图；

图24是去除外延晶圆的晶圆衬底后的结构示意图；

图25是形成整层隔离层后的结构示意图；

图26是形成第二凹槽后的结构示意图；

图27是在至少部分个第二凹槽形成色转换层后的一种结构示意图；

图28至少部分个第二凹槽形成色转换层后的另一种结构示意图；

图29是形成隔离槽之后的剖视图；

图30是形成隔离槽后的俯视图；

图31是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种微显示单元，图1是本发明实施例提供的一种微显示单元的结构示意图，参考图1，该微显示单元包括：至少两个发光单元10，发光单元10包括依次层叠在第一半导体层11上的发光层12和第二半导体层13；不同发光单元10的第二半导体层13相互绝缘，不同发光单元10的发光层12相互绝缘；微显示单元还包括至少一个第一电极30，第一电极30与对应发光单元10的第一半导体层11连接；微显示单元还包括至少两个第二电极20，第二电极20分别与对应的发光单元10的第二半导体层13电连接；其中，在微显示单元的厚度方向z上，任意两发光单元10的发光层12的高度差小于设定阈值。

本实施例中，发光单元10可以是micro LED，还可以是Mini-LED。发光单元10包括依次层叠在第一半导体层11上的发光层12和第二半导体层13。其中，第一半导体层11为N型半导体层，第二半导体层13为P型半导体层；或者第一半导体层11为P型半导体层，第二半导体层13为N型半导体层。N型半导体层可以包括n-GaN，P型半导体层可以包括p-GaN。发光单元10的出光方向为从发光层12指向第一半导体层11。

具体的，微显示单元中的发光单元10可以并列设置，其中并列设置可以是指将微显示单元水平放置时，各个发光单元10基本处于同一水平位置。如上所述的，发光单元10的出光方向为从发光层12指向第一半导体层11，所以将微显示单元水平放置时，第二半导体层13在最下侧，第一半导体层11在最上侧。微显示单元水平放置时，各个发光单元10基本处于同一水平位置，包括微显示单元中各发光单元10的第二半导体层13基本处于同一水平位置，微显示单元中各发光单元10的发光层12基本处于同一水平位置，微显示单元中各发光单元10的发光层11基本处于同一水平位置。上述基本处于同一水平位置，可以指将微显示单元水平放置时，各发光单元10的高度小于一定的高度值，该一定的高度值可以较小，例如该一定的高度值小于或等于1微米。

本实施例中，微显示单元中的各发光单元可以在同一外延晶圆上制备，相应的微显示单元中不同发光单元10可以是相同颜色的发光单元10。为得到不同颜色的像素，可以在微显示单元的至少部分个发光单元10的出光侧设置色转换层，进而将发光单元10发出的光转换为其他颜色。微显示单元包括不同发光颜色的像素时，例如微显示单元包括红色像素、绿色像素和蓝色像素时，可以对微显示单元采用MIP封装形式进行封装。

本实施例中，微显示单元还包括至少一个第一电极30和至少两个第二电极20，第一电极30对应连接至少一个发光单元10；第二电极20可以与发光单元10一一对应电连接。其中第一半导体层11为N型半导体层，第二半导体层13为P型半导体层时，第一电极30为阴极，第二电极20为阳极。第一半导体层11为P型半导体层，第二半导体层13为N型半导体层时，第一电极30为阳极，第二电极20为阴极。继续参考图1，可选的，发光单元10还包括欧姆接触层14，欧姆接触层14位于发光层12和第二电极20之间，欧姆接触层14的材料可以是氧化铟锡(ITO)。

可选的，第二电极20位于第二半导体层13远离第一半导体层11的表面，第一电极30位于第一半导体层11靠近发光层12的表面，且在第一半导体层11靠近发光层12的表面，第一电极30与发光层12无交叠；微显示单元还包括与第一电极30电连接的第一引出电极210，与第二电极20一一对应的电连接的第二引出电极(图中未示出)，以及第一引出电极210和第二引出电极位于引出电极层200，引出电极层与第一电极30、第二电极20之间包括绝缘层。

其中，微显示单元中的各个发光单元10可以在同一个外延晶圆上进行图形化得到，使得微显示单元中不同发光单元10的波长一致性高，有利于显示效果的提升。并且，微显示单元中的各个发光单元10可以在同一个外延晶圆上进行图形化得到，使得各个发光单元10在形成后，在微显示单元的厚度方向z上，任意两发光单元10的发光层12的高度差都会较小，保证微显示单元中各发光单元10的出光效果会较为一致。可选的，任意两发光单元10的发光层12的高度差均小于设定阈值，该设定阈值可以较小，例如设定阈值小于或等于1微米。在外延晶圆的第一半导体层11、发光层12和第二半导体层13的厚度均匀时，在微显示单元的厚度方向z上，微显示单元中各发光单元10的发光层12的处于同一高度。微显示单元中各发光单元10在同一外延晶圆上制备得到，在微显示单元包括不同发光颜色的像素时，例如微显示单元包括红色像素、绿色像素和蓝色像素时，无需现有技术中的对RGB像素芯片分别进行巨量转移即可得到MIP封装芯片，使得量产困难减小，生产成本降低。该方案制备的MIP芯片尺寸包括但不仅限于100um×100um(0101)，200um×200um(0202)等常用尺寸。

另外，将微显示单元应用于显示装置中时，微显示单元整体一起进行转移，具体是微显示单元中的所有发光单元10作为一个整体一起进行转移，一方面使得制备显示装置时的转移难度减低，且转移效率提高；另一方面，使得在显示装置中，微显示单元的各发光单元10可以处于同一高度或者高度差较小，有利于显示效果的提升。

本发明实施例的微显示单元，包括：至少两个发光单元，发光单元包括依次层叠在第一半导体层上的发光层和第二半导体层，微显示单元还包括至少两个第一电极，第一电极与对应发光单元的第二半导体层连接，微显示单元还包括第二电极，各发光单元的第一半导体层均与第二电极电连接；其中，在微显示单元的厚度方向上，任意两发光单元的发光层的高度差小于设定阈值。本实施例的技术方案，保证微显示单元中各发光单元的出光效果会较为一致。并且，微显示单元中各发光单元可以在同一外延晶圆上制备得到，使得微显示单元中不同发光单元的波长一致性高，有利于显示效果的提升。在微显示单元包括不同发光颜色的像素时，无需现有技术中的对RGB像素芯片分别进行巨量转移即可得到MIP封装芯片，使得量产困难减小，生产成本降低。

继续参考图1，可选的，微显示单元中，包括发光单元10的发光层12和第二半导体层13的单元结构15，在沿微显示单元的厚度方向z上的截面为梯形，且单元结构15的顶面151的面积大于底面152的面积；其中顶面151包括发光层12靠近第一半导体层11的表面，底面152包括第二半导体层13远离第一半导体层11的表面；发光单元10的出光方向为底面152指向顶面151的方向。

具体的，发光单元10中，发光层12和第二半导体层13组成单元结构15。沿微显示单元的厚度方向z上，单元结构15的截面为梯形。单元结构15的顶面151的面积大于底面152的面积，如此可以使得单元结构15的截面为图1所示的倒梯形结构，更加有利于出光。在本发明部分可选实施例中，单元结构15截面的梯形为等腰梯形。

继续参考图1，单元结构15还包括连接顶面151和底面152的侧面153，侧面153与顶面151的夹角小于90度，示例性的侧面153与顶面151的夹角范围为30度-90度；如此，一方面可以保证单元结构15在微显示单元厚度方向上的截面为倒梯形结构，有利于出光；另一方面，可以使得发光单元10中发光层12的面积不会过小，保证显示效果。

在本发明一种可选实施例中，侧面153与顶面151的夹角为30度，相应的，单元结构15的侧面153与底面152的夹角为150度。如此设置，可以使得单元结构15的侧面153倾斜度比较大，更加有利于提高出光效率。

在本发明另一种可选实施例中，侧面153与顶面151的夹角为90度，相应的，单元结构15的侧面153与底面152的夹角为90度。如此设置，可以使得发光层12的面积和P型半导体的面积相差较小，也即保证发光层12的面积较大，保证显示效果。

在本发明另一种可选实施例中，侧面153与顶面151的夹角为85度，相应的，单元结构15的侧面153与底面152的夹角为95度。如此设置，可以使得发光层12的面积和P型半导体的面积相差较小，也即保证发光层12的面积较大，保证显示效果；并且，可以保证单元结构15的截面为倒梯形结构，保证出光效率。

在本发明另一种可选实施例中，侧面153与顶面151的夹角为60度，相应的，单元结构15的侧面153与底面152的夹角为120度。如此设置，一方面可以使得单元结构15的侧面153可以有较大的倾斜度，另一方面可以使得发光层12的面积和P型半导体的面积相差较小，也即保证发光层12的面积较大，保证显示效果。

在上述各实施例的基础上，可选的，单元结构15的侧面153设置有光学隔离层40，光学隔离层40吸光材料、反光材料和分布式布拉格反射层中的至少一种。

单元结构15的侧面153设置吸光材料或反光材料，可以使得发光单元10中发光层12发出的光线到达单元结构15的侧面153后，会被侧面153的吸光材料吸收，或者被反光材料反射，使得各发光单元10所发出的光线不会相互影响，减小不同发光单元10之间的光串扰。可选的，在单元结构15的底面部分设置有光学隔离层15。其中，本实施例中吸光材料、反光材料和分布式布拉格反射层均不导电，在起到光学隔离作用的同时，还可以起到电学隔离和侧壁钝化的作用。

在本发明另一部分可选实施例中，单元结构15的侧面153设置有分布式布拉格反射层，分布式布拉格反射层用于相邻发光单元10之间产生的光串扰。分布式布拉格反射层又称分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector，DBR)，是由两种折射率不同的材料交替层叠排列组成的周期结构。

在本发明其他可选实施例中，单元结构15的侧面153设置有钝化层加金属反光层，其中钝化层可以与发光单元10接触，金属反光层位于钝化层远离发光单元10的一侧。

其中，在进行微显示单元的制备时，吸光材料、反光材料或分布式布拉格反射层可以在对外延晶圆进行刻蚀，得到多个发光单元10后进行制备。当发光单元10还包括欧姆接触层14时，可以在对外延晶圆上第二半导体层13远离发光层12的表面溅射一层欧姆接触层14，然后对欧姆接触层14和外延晶圆一起图形化，得到多个发光单元10，之后，在欧姆接触层14远离发光层12一侧制备整层吸光材料、反光材料或分布式布拉格反射层，然后度吸光材料、反光材料和分布式布拉格反射层进行图形化，漏出与第二半导体层13接触的欧姆接触层14，以及漏出第一半导体层11，之后进行包括第一电极30和第二电极20在内的扇出电极的制备。

图2是本发明实施例提供的另一种微显示单元的结构示意图，参考图2，在上述各实施例的基础上，在本发明部分可选实施例中，不同发光单元10的第一半导体层11相互独立，相邻发光单元10的第一半导体层11的侧面之间具有间隙60，间隙60中的至少部分位置设置有吸光材料或反光材料；如此设置，可以使得发光单元10发出的光线到达第一半导体层11的侧面后，被间隙60中的吸光材料吸收或者被反射材料反射，使得发光单元10发出的光线不容易到达其他发光单元10的发光区域，改善相邻反光单元发光时在第一半导体层11内产生的光串扰。

在本发明其他可选实施例中，相邻发光单元10的N型半导体侧面之间的间隙60内至少部分位置设置有DBR结构，同样可以改善相邻反光单元发光时在第一半导体层11内产生的光串扰。

继续参考图2，可选的，发光单元10中，第一半导体层11的侧面与第二半导体层13和发光层12形成的单元结构15的侧面平行。

具体的，发光单元10中，第一半导体层11的侧面与单元结构15的侧面平行，也即相邻发光单元10的N型半导体的侧面形成的间隙60中，间隙60的两个侧壁分别与两侧的发光单元10的单元结构15的侧壁平行，进而使得在间隙60内设置吸光材料和反光材料时，改善相邻反光单元发光时在第一半导体层11内产生的光串扰的效果更佳。

在上述技术方案的基础上，在本发明部分可选实施例中，发光单元10的N型半导体的侧面与单元结构15的侧面相接，此种情况下，间隙60可以在对外延晶圆进行刻蚀形成发光单元10的步骤中形成即可，也即在对外延晶圆刻蚀形成发光单元10时，对外延晶圆的第二半导体层13、发光层12和第一半导体层11均进行刻蚀，形成多个发光单元10，以及发光单元10的N型半导体之间的间隙60。因此，发光单元10的N型半导体的侧面与单元结构15的侧面相接结构，有利于简化工艺步骤，节约制备成本，提高制备效率。

图3是本发明实施例提供的另一种微显示单元的结构示意图，参考图3，在本发明另一部分可选实施例中，各发光单元10的第一半导体层11为同一外延层的第一半导体层11，也即，各发光单元10的第一半导体层11相互相接为整面结构。此种情况下，微显示单元包括一个第一电极30即可，该一个第一电极30对应微显示单元中的所有发光单元10，也即该第一电极30与微显示单元中所有发光单元10的第一半导体层11电连接，无需分别为各发光单元10制备第一电极30，简化制备工艺。

继续参考图3，在上述技术方案的基础上，可选的，在相邻的两个发光单元10之间，第一半导体层11靠近发光层12的表面设置有第一凹槽70，第一凹槽70的至少部分位置设置有吸光材料或反光材料。通过在第一半导体层11靠近发光层12的表面设置第一凹槽70，且第一凹槽70位于相邻的发光单元10之间，第一凹槽70中填充吸光材料或反光材料，可以使得发光单元10发出的光线到达凹槽后，被第一凹槽70中的吸光材料吸收或被反光材料反射，减少相邻发光单元10之间的光串扰。

继续参考图3，在上述技术方案的基础上，可选的，第一凹槽70包括第一侧壁71和与第一侧壁71相对的第二侧壁72(第一侧壁71和第二侧壁72通过底部连接)；相邻的两个发光单元10中，靠近第一侧壁71的发光单元10为第一发光单元101，远离第一侧壁71的发光单元10为第二发光单元102；第一侧壁71与第一发光单元101的单元结构15的侧面平行，第二侧壁72与第二发光单元102的单元结构15的侧面平行；第一侧壁71和第二侧壁72设置有吸光材料或反光材料。

在第一侧壁71与第一发光单元101的单元结构15的侧面平行，第二侧壁72与第二发光单元102的单元结构15的侧面平行的情况下，第一侧壁71和第二侧壁72还设置有吸光材料和反光材料，可以使得第一发光单元101所发出的光线到达第一侧壁71时，可以被吸光材料吸收或反光材料反射，第二发光单元102所发出的光线到达第二侧壁72时，也可以被吸光材料吸收或反光材料反射，使得第一发光单元101发出的光线不容易达到第二发光单元102的发光区域，第二发光单元102发出的光线不容易达到第一发光单元101的发光区域，减少第一发光单元101和第二发光单元102之间所发出光线的相互影响，降低第一发光单元101和第二发光单元102之间的光串扰。

继续参考图3，在上述技术方案的基础上，可选的，第一电极30至少部分设置于第一侧壁71和第二侧壁72。

其中，第一电极30可以充当第一侧壁71和第二侧壁72的反光材料，当第一发光单元101所发出的光线和第二发光单元102所发出的光线到达第一侧壁71和第二侧壁72时，可以被第一电极30反射回去，在减少相邻发光单元10的光串扰的同时，无需单独在第一凹槽70的第一侧壁71和第二侧壁72设置反光材料，有利于简化制备工艺。

继续参考图1-图3，在上述各实施例的基础上，可选的，至少部分个发光单元10的发光层12远离第二半导体层13的一侧还包括色转换层80，色转换层80用于将发光层12所发出的颜色光转换为其他颜色光。

其中，色转换层80的材料为量子点、无机荧光材料或有机材料，还可以是上述材料中至少两种材料的组合。通过在至少部分个发光单元10远离第二半导体层13的一侧设置色转换层80，使得发光层12发出的光线到达色转换层80时，色转换层80对光线进行颜色转换，使得发光层12发出的光线可以被色转换层80转换为其他颜色。如此设置，可以使得微显示单元中的各发光单元10通过对同一外延层刻蚀得到，也即各发光单元10的发光层12的发光颜色相同的情况下，微显示单元10中的不同发光单元10与不同色转换层80可以形成不同发光颜色的像素，示例性的，发光单元10与可以将蓝光转换为红光的色转换层80形成红色像素，发光单元10与可以将蓝光转换为绿光的色转换层80形成绿色像素。

继续参考图1-图3，可选的，微显示单元还包括透明保护层82，透明保护层82的材料可以是SiO2或者Si3N4，透明保护层82位于色转换层80远离发光层12的一侧，透明保护层82可以起到隔绝水氧的作用。

继续参考图1-图3，可选的，微显示单元还包括第二凹槽81，第二凹槽81与发光层12的位置对应，且第二凹槽81位于第一半导体层11远离发光层12的一侧，色转换层80位于第二凹槽81中。

具体的，微显示单元还可以包括隔离层90，隔离层90位于第一半导体层11远离发光层12的一侧。隔离层90的一种制备方式为，在第一半导体层11远离发光层12的一侧使用等离子体增强化学气相沉积制备一层2～10um厚的氧化硅或氮化硅膜层，在对应发光层12的上方，开出固定角度的槽(也即第二凹槽81)。沿微显示单元的厚度方向z上，第二凹槽81的截面为倒梯形，且到梯形中梯形的腰与底边所呈的锐角的角度在30～60之间。随后，在第二凹槽81的侧壁上选择性制作反光材料、吸光材料或DBR周期性结构层。隔离结构的另一种制备方式为，在第一半导体层11远离发光层12的一侧涂布一种2～10um厚的遮光材料，可以但不仅限黑胶，之后在对应发光层12的位置进行开孔形成第二凹槽81，使得发光单元10的光可以出射。

在上述技术方案的基础上，可选的，色转换层80在发光层12上的正投影覆盖发光层12。

色转换层80在发光层12上的正投影覆盖发光层12，可以使得发光层12向上发出的光线可以在色转换层80的范围内，保证发光层12发出的光均可以通过色转换层80进行转换，避免出现同一发光单元10的发光层12所发出的光线部分被色转换层80转换，另一部分光线不能被色转换层80转换的情况，可以保证良好的显示效果。

在本发明部分可选实施例中，微显示单元还包括透明层，透明层可以位于微显示单元中部分发光单元10的第一半导体层11远离发光层12的一侧。透明层对发光层12所发出的光线不进行颜色转换，直接将发光层12所发出的光线透射出去，示例性的，发光层12所发出的光线为蓝光时，通过透明层出射的光学仍为蓝光。

继续参考图1-图3，在上述技术方案的技术上，微显示单元还包括封装层100，封装层100位于色转换层80和保护层82远离发光层12的一侧，该封装层100可由高透明度的有机材料制备，或者有机膜层加无极膜层的叠层共同制备。

在上述技术方案的技术上，微显示单元还包括临时衬底，临时衬底可以与包括发光单元10的外延晶圆键合连接。

在上述各实施例的基础上，可选的，微显示单元包括红色像素、绿色像素和蓝色像素，红色像素、绿色像素和蓝色像素分别包括至少一个发光单元，且红色像素、绿色像素和蓝色像素的发光单元的发光层均为蓝光发光层，红色像素中发光层远离第二半导体层的一侧还包括第一色转换层，第一色转换层用于将蓝光转换为红光；绿色像素中发光层远离第二半导体层的一侧还包括第二色转换层，第二色转换层用于将蓝光转换为绿光；蓝色像素中发光层远离第二半导体层的一侧还包括透明层，透明层用于透过蓝光。本实施例的微显示单元结构，在同一外延晶圆上即可制备得到三种发光颜色的像素，无需现有技术中的对RGB像素芯片分别进行巨量转移即可得到MIP封装芯片，使得量产困难减小，生产成本降低。

本发明实施例还提供了另一种微显示单元，该微显示单元的结构可以参考图1-图3，该微显示单元包括：至少两个发光单元10，发光单元10包括依次层叠在第一半导体层11上的发光层12和第二半导体层13；不同发光单元10的第二半导体层13相互绝缘，不同发光单元10的发光层12相互绝缘；微显示单元还包括至少一个第一电极30，第一电极30与对应的发光单元10的第一半导体层11电连接；微显示单元还包括至少两个第二电极20，第二电极20与对应发光单元10的第二半导体层13连接；其中，各发光单元10的第一半导体层11为同一第一半导体层11。

本实施例的微显示单元，包括至少两个发光单元，微显示单元中各个发光范媛的发光层和第二半导体层均在同一第一半导体层上层叠设置，使得在微显示单元的厚度方向上，各发光单元的发光层可以基本处于同一高度，或者说在微显示单元的厚度方向上，任意两发光单元的发光层的高度差小于设定阈值。进而保证微显示单元中各发光单元的出光效果会较为一致。并且，微显示单元中各发光单元可以在同一外延晶圆上制备得到，使得微显示单元中不同发光单元的波长一致性高，有利于显示效果的提升。在微显示单元包括不同发光颜色的像素时，无需现有技术中的对RGB像素芯片分别进行巨量转移即可得到MIP封装芯片，使得量产困难减小，生产成本降低。

本发明实施例还提供了一种微显示单元的制备方法，图4是本发明实施例提供的一种微显示单元的制备方法的流程图，参考图4，该微显示单元的制备方法包括：

步骤310、提供外延晶圆，外延晶圆包括晶圆衬底以及在晶圆衬底上层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层。

图5是本发明实施例中外延晶圆发俯视图，图6是本发明实施例中外延晶圆的剖视图。参考图5和图6，外延晶圆1包括晶圆衬底2以及晶圆衬底2的外延层16，外延层16包括依次在晶圆衬底2上层叠设置的第一半导体层11、发光层12和第二半导体层13。晶圆衬底的材料可以是硅基衬底或者蓝宝石基衬底但不仅限于以上两种。其中，外延晶圆1可以是4寸、6寸、8寸或12寸外延。

在本发明部分可选实施例中，可以在外延晶圆1的第二半导体层13远离第一半导体层11的一侧溅射一层ITO层作为欧姆接触层14。图7是在外延晶圆上形成欧姆接触层后的结构示意图。

步骤320、对外延晶圆进行刻蚀形成多个发光单元，多个发光单元以最小重复单元的形式排布，最小重复单元包括至少两个发光单元。

图8是对外延晶圆进行刻蚀形成多个发光单元后的俯视图，图9是对外延晶圆进行刻蚀得到发光单元的剖视图，图9可以对应图8沿AA’剖切得到。对外延晶圆进行刻蚀时，在本发明部分可选实施例中，可以对欧姆接触层14、第二半导体层13以及发光层12进行刻蚀，而不对第一半导体层11进行刻蚀，保留第一半导体层11的整层结构，形成多个发光单元10；在本发明另一部分可选实施例中，可以对欧姆接触层14、第二半导体层13、发光层12以及第一半导体层11均进行刻蚀，形成多个发光单元10，各个发光单元10的第一半导体层11相互独立。其中，形成的多个发光单元10以最小重复单元19的形式排布，最小重复单元19包括至少两个发光单元10，各最小重复单元19中发光单元10的排布方式相同，任意一最小重复单元19可以由其他最小重复单元19平移得到。最小重复单元19与微显示单元一一对应。需要说明的是，图8和图9中以微显示单元包括两个发光单元10(例如分别记作第一发光单元101和第二发光单元102)为例进行示出，在本发明其他可选实施例中，微显示单元可以包括更多个发光单元10。图10是本发明实施例提供的另一种微显示单元的俯视图，图11是本发明实施例提供的又一种微显示单元的俯视图，参考图10和图11，可选的，微显示单元可以包括三个发光单元10(例如分别记作第一发光单元101、第二发光单元102和第三发光单元103)，其中图10和图11中，发光单元10的排布方式不同。图12是本发明实施例提供的再一种微显示单元的俯视图，参考图12，该微显示单元包括四个发光单元10(其中一个为第一发光单元101、两个第二发光单元102和一个第三发光单元103)，其中，第二发光单元102对应的像素发光颜色为绿色，第一发光单元101对应的像素的发光颜色为红色，第三发光单元对应的像素的发光颜色为蓝色。需要说明的是，在本发明其他可选实施例中，微显示单元10还可以包括更多个数的发光单元10，本实施例在此不做具体限定。

步骤330、形成多个第一电极和多个第二电极以形成多个微显示单元，第一电极与对应的发光单元的第一半导体层电连接，第二电极与对应的发光单元的第二半导体层电连接。

具体的，在对外延晶圆进行刻蚀形成多个发光单元10之后，以及在形成多个第一电极30和多个第二电极20之前，还包括：在发光单元10远离晶圆衬底的一侧形成光学隔离层40(具体是在第二半导体层13远离发光层12的一侧)，图13是形成整层光学隔离层后的结构示意图，其中，光学隔离层40材料可以采用不导电的吸光材料，或者高低折射率交替的周期性膜层(DBR)结构，或者钝化层加金属反光层，或者以上结构的组合。该光学隔离层40同时还起到电学隔离及侧壁钝化的作用。之后，在光学隔离层40上开孔露出与第二半导体层13的欧姆接触层14以及第一半导体层11，图14是对光学隔离层开孔后的结构示意图，其中开孔41的位置如图14所示。之后，使用电子束蒸镀或溅射进行包括第一电极30、第二电极20在内的金属电极的制备，其中，第二电极20可以与发光单元10一一对应(也即每个发光单元10对应连接一第二电极20，各第二电极20相互独立)，第一电极30可以与发光单元10一一对应(也即每个发光单元10对应连接一第一电极30，各第一电极30相互独立)，也可以是第一电极30与各发光单元10对应(也即微显示单元中的各发光单元10均与同一第一电极30电连接，第一电极30为公共电极)。图15是形成第一电极和第二电极后的结构示意图。然后，在金属电极上方覆盖电隔离层，图16是形成电隔离层后的结构示意图，该电隔离层50的材料可以是Si3N4，SiO2，Al2O3中的一种或多种组合。

本发明实施例的微显示单元的制备方法，包括：对同一外延晶圆进行刻蚀形成多个发光单元，多个发光单元以最小重复单元的形式排布，最小重复单元包括至少两个发光单元。形成多个第一电极和多个第二电极以形成多个微显示单元，第一电极与对应的发光单元的第一半导体层电连接，第二电极与对应的发光单元的第二半导体层电连接。本实施例的技术方案，可以使得在微显示单元的厚度方向上，任意两发光单元的发光层的高度差小于设定阈值。本实施例的技术方案，保证微显示单元中各发光单元的出光效果会较为一致。并且，微显示单元中各发光单元可以在同一外延晶圆上制备得到，使得微显示单元中不同发光单元的波长一致性高，有利于显示效果的提升。在微显示单元包括不同发光颜色的像素时，无需现有技术中的对RGB像素芯片分别进行巨量转移即可得到MIP封装芯片，使得量产困难减小，生产成本降低。

在上述技术方案的基础上，可选的，上述步骤230形成多个第一电极30和多个第二电极20以形成多个微显示单元，包括：

形成多个第一电极30和多个第二电极20(即图15所示结构)，其中，第一电极30位于第一半导体层11靠近发光层12的表面，且在第一半导体层11靠近发光层12的表面，第二电极20位于第二半导体层13远离第一半导体层11的表面。

然后形成电隔离层50(即图16所示结构)，接着在电隔离层50远离发光单元10的一侧形成封装胶，图17是形成封装胶之后的结构示意图，其中封装胶61可以采用涂敷的方式进行制备，之后对封装胶61进行图形化，在对应发光单元的第一电极30及第二电极20位置开孔(该开孔记为电极孔63)，露出扇出电极(包括第一电极30和第二电极20)，图18是对封装胶进行图形化后的结构示意图。之后使用金属(金属可以是铜/铝/金等高电导率的金属，或者合金)填充对封装胶的开孔，并进行抛光形成如图19所示的与第一电极30电连接的第一引出电极210以及与第二电极20电连接的第二引出电极(图中未示出)。图19是形成第一引出电极和第二引出电极之后的结构示意图。制备方式可以是电镀/溅射或者电子束蒸发。图20是形成表面电极之后微显示单元的一种俯视图，图21是形成表面电极之后微显示单元的另一种俯视图，形成第一引出电极和第二引出电极之后，在固定位置设备表面电极，表面电极包括与第一引出电极连接的第一表面电极67，以及与第二引出电极连接的第二表面电极65。其中，图20可以对应微显示单元中包括两个发光单元10的情况，图21可以对应微显示单元包括三个发光单元的情况。

在形成表面电极之后，将刻蚀出多个发光单元10的外延晶圆设置有第一电极30和第二电极20的一侧与临时衬底键合。

在键合时，可以在形成有发光单元10的外延晶圆制备有表面电极的一侧涂敷键合胶69，并在临时衬底上涂敷键合胶(图22为外延晶圆涂敷键合胶后的结构示意图)，将外延晶圆与临时衬底300非对位键合(图23为外延晶圆与临时衬底键合后的结构示意图)。然后去除晶圆衬底2，图24是去除外延晶圆的晶圆衬底后的结构示意图。具体的，蓝宝石衬底的去除方式为使用248nm或者266nm的激光，扫面整个晶圆后，使用外力将衬底分离。硅衬底的去除方式为化学湿法腐蚀，化学溶剂一般为酸或碱溶液。

去除晶圆衬底后，在各发光单元10的第一半导体层远离发光层的一侧形成与发光单元一一对应的第二凹槽81。具体的，可以在第一半导体层11远离发光层的一侧形成整层隔离层90(图25是形成整层隔离层后的结构示意图)，并对整层隔离层90进行图形化形成第二凹槽81(图26是形成第二凹槽后的结构示意图)。关于隔离层90的制备方式见本发明上述实施例，在此不再赘述。

形成第二凹槽81后，在第二凹槽81的侧壁制作反光材料层、吸光材料层或DBR结构层，然后在至少部分个第二凹槽81形成色转换层80以形成多个微显示单元。

图27是在至少部分个第二凹槽形成色转换层后的一种结构示意图，图28至少部分个第二凹槽形成色转换层后的另一种结构示意图，参考图27，该结构中，微显示单元包括两个发光单元，其中一个发光单元对应的第二凹槽81中设置色转换层80，另一个发光单元对应的第二凹槽81中设置透明层83。参考图28，该结构中，微显示单元包括两个发光单元，其中两个发光单元对应的第二凹槽81中均设置色转换层80，其中，一个发光单元对应的第二凹槽81中的色转换层80可以是将发光层发出的光转换为第一颜色光，另一个发光单元对应的第二凹槽81中的色转换层80可以是将发光层发出的光转换为第二颜色光，第一颜色光和第二颜色光可以相同，也可以不同，本实施例在此不做具体限定。继续参考图27和图28，在制备色转换层80之后，还包括在色转换层80远离发光单元的一侧形成保护层82以隔绝水氧。

在上述技术方案的基础上，可选的，在至少部分个第二凹槽81形成色转换层80以形成多个微显示单元，包括：在至少部分个第二凹槽81形成色转换层80(对应图27和图28所示结构)；之后在色转换层80远离发光层的一侧形成封装层，该封装层的形成可以是在形成保护层82之后。然后，将多个发光单元按最小重复单元19进行分割，其中分割时可以将多个微显示单元相互连接的膜层进行刻蚀形成隔离槽85(图29是形成隔离槽之后的剖视图，图30是形成隔离槽后的俯视图)，然后去除临时衬底300，形成多个微显示单元18；其中，最小重复单元19中各发光单元的第一半导体层11连接相同的第一电极30。具体的，可以将带有独立发光芯片(每个微显示单元对应一独立发光芯片)的晶圆贴到蓝膜上，进行临时衬底的去除。临时衬底的去除方式为使用UV光照射衬底面，使衬底面涂敷的光敏胶分解，衬底脱落。经过残胶清洗后，得到最终的高出光波长一致性的LED芯片产品。

本发明实施例还提供了一种显示装置，图9该显示装置包括本发明上述任意实施例的微显示单元，具备本发明上述任意实施例的有益效果。其中，图31中示例性的示出显示装置为手机的情况，显示装置可以是电脑、平板或可穿戴装置等其他显示装置。

本发明实施例还提供了一种显示装置的制备方法，该显示装置的制备方法包括：提供驱动基板，驱动基板包括多个驱动电路；将多个微显示单元一起转移至驱动基板。具体的，将微显示单元转移至驱动基板后，将微显示单元制备由表面电极的一侧与驱动电路电连接，其中各发光单元的第一表面电极可以连接相同的公共电压，每个发光单元的第二表面电极可以对应连接一个驱动电路，驱动电路可以驱动对应连接的发光单元发光。

本发明实施例的显示装置的制备方法，微显示单元整体一起进行转移，也即微显示单元中的所有发光单元作为一个整体一起进行转移，一方面使得制备显示装置时的转移难度减低，且转移效率提高；另一方面，使得在显示装置中，微显示单元的各发光单元可以处于同一高度或者高度差较小，有利于显示效果的提升。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (19)

1.一种微显示单元，其特征在于，包括：至少两个发光单元，所述发光单元包括依次层叠在第一半导体层上的发光层和第二半导体层；

不同所述发光单元的所述第二半导体层相互绝缘，不同所述发光单元的所述发光层相互绝缘；

所述微显示单元还包括至少一个第一电极，所述第一电极与对应的所述发光单元的所述第一半导体层电连接；所述微显示单元还包括至少两个第二电极，所述第二电极分别与对应所述发光单元的所述第二半导体层连接；

其中，在所述微显示单元的厚度方向上，任意两所述发光单元的所述发光层的高度差小于设定阈值。

2.根据权利要求1所述的微显示单元，其特征在于，在所述微显示单元的厚度方向上，各所述发光单元的所述发光层处于同一高度。

3.根据权利要求1所述的微显示单元，其特征在于，包括所述发光单元的发光层和所述第二半导体层的单元结构，在沿所述微显示单元的厚度方向上的截面为梯形，且所述单元结构的顶面的面积大于底面的面积；

其中所述顶面包括所述发光层靠近所述第一半导体层的表面，所述底面包括所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面；所述发光单元的出光方向为所述底面指向所述顶面的方向。

4.根据权利要求3所述的微显示单元，其特征在于，所述单元结构还包括连接所述顶面和所述底面的侧面，所述侧面与所述顶面的夹角小于90度。

5.根据权利要求4所述的微显示单元，其特征在于，所述单元结构的侧面设置有光学隔离层，所述光学隔离层包括吸光材料、反光材料和分布式布拉格反射层中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的微显示单元，其特征在于，不同所述发光单元的所述第一半导体层相互独立，相邻所述发光单元的所述第一半导体层的侧面之间具有间隙，所述间隙中的至少部分位置设置有吸光材料或反光材料。

7.根据权利要求6所述的微显示单元，其特征在于，所述发光单元中，所述第一半导体层的侧面与单元结构的侧面平行，所述单元结构包括所述第二半导体层和所述发光层。

8.根据权利要求1-5任一项所述的微显示单元，其特征在于，各所述发光单元的所述第一半导体层为同一外延层的第一半导体层。

9.根据权利要求8所述的微显示单元，其特征在于，在相邻的两个所述发光单元之间，所述第一半导体层靠近所述发光层的表面设置有第一凹槽，所述第一凹槽的至少部分位置设置有吸光材料或反光材料。

10.根据权利要求9所述的微显示单元，其特征在于，所述第一凹槽包括第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁；相邻的两个所述发光单元中，靠近所述第一侧壁的所述发光单元为第一发光单元，远离所述第一侧壁的所述发光单元为第二发光单元；

所述第一侧壁与所述第一发光单元的单元结构的侧面平行，所述第二侧壁与所述第二发光单元的单元结构的侧面平行；

所述第一侧壁和所述第二侧壁设置有所述吸光材料或所述反光材料。

11.根据权利要求10所述的微显示单元，其特征在于，所述第一电极至少部分设置于所述第一侧壁和所述第二侧壁。

12.根据权利要求1-5任一项所述的微显示单元，其特征在于，所述第二电极位于所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面，所述第一电极位于所述第一半导体层靠近所述发光层的表面，且在所述第一半导体层靠近所述发光层的表面，所述第一电极与所述发光层无交叠；

所述微显示单元还包括与所述第一电极电连接的第一引出电极，与所述第二电极一一对应的电连接的第二引出电极，所述第一引出电极和所述第二引出电极位于引出电极层，所述引出电极层与所述第一电极、所述第二电极之间包括绝缘层。

13.根据权利要求1-5任一项所述的微显示单元，其特征在于，至少部分个所述发光单元的所述发光层远离所述第二半导体层的一侧还包括色转换层，所述色转换层用于将所述发光层所发出的颜色光转换为其他颜色光。

14.根据权利要求13所述的微显示单元，其特征在于，还包括第二凹槽，所述第二凹槽与所述发光层的位置对应，且所述第二凹槽位于所述第一半导体层远离所述发光层的一侧，所述色转换层位于所述第二凹槽中。

15.根据权利要求13所述的微显示单元，其特征在于，所述色转换层在所述发光层上的正投影覆盖所述发光层。

16.根据权利要求13所述的微显示单元，其特征在于，包括红色像素、绿色像素和蓝色像素，所述红色像素、所述绿色像素和所述蓝色像素分别包括至少一个所述发光单元，且所述红色像素、所述绿色像素和所述蓝色像素的发光单元的发光层均为蓝光发光层，所述红色像素中发光层远离第二半导体层的一侧还包括第一色转换层，所述第一色转换层用于将蓝光转换为红光；所述绿色像素中发光层远离第二半导体层的一侧还包括第二色转换层，所述第二色转换层用于将蓝光转换为绿光；所述蓝色像素中发光层远离第二半导体层的一侧还包括透明层，所述透明层用于透过蓝光。

17.根据权利要求1所述的微显示单元，其特征在于，所述第一半导体层为N型半导体层，所述第二半导体层为P型半导体层；或者所述第一半导体层为P型半导体层，所述第二半导体层为N型半导体层。

18.一种微显示单元，其特征在于，包括：至少两个发光单元，所述发光单元包括依次层叠在第一半导体层上的发光层和第二半导体层；

不同所述发光单元的所述第二半导体层相互绝缘，不同所述发光单元的所述发光层相互绝缘；

所述微显示单元还包括至少一个第一电极，所述第一电极与对应的所述发光单元的所述第一半导体层电连接；所述微显示单元还包括至少两个第二电极，所述第二电极与对应所述发光单元的所述第二半导体层连接；

其中，各所述发光单元的所述第一半导体层为同一第一半导体层。

19.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-18任一项所述的微显示单元。