CN210516726U

CN210516726U - 一种全彩显示芯片

Info

Publication number: CN210516726U
Application number: CN201922160317.2U
Authority: CN
Inventors: 朱涛
Original assignee: Suzhou Aoshi Micro Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Aoshi Micro Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2029-12-05

Abstract

本实用新型公开了一种全彩显示芯片，包括：衬底，支撑像素驱动器的阵列，所述的衬底上设置有像素驱动器的多对阳极接触点和像素驱动器的阴极接触点；两个或多个层，被堆叠在所述的衬底和像素驱动器的顶部上，每个层均包含有微型LED发光结构，每层LED发光结构均具有与所述的阳极接触点导通的阴极电极和与所述的阴极接触点导通的阳极电极；其特征在于：相邻层之间的LED发光结构上下堆叠设置。本实用新型的全彩显示芯片具有像素密度低、发光面积大的优点。

Description

一种全彩显示芯片

技术领域

本实用新型涉及半导体元器件制造技术领域，特别涉及一种全彩显示芯片；还涉及一种能够制造该全彩显示芯片的半导体芯片的制造工艺。

背景技术

micro LED显示器的显示部分（发光元件）与驱动部分通常采用键合的工艺来完成，常规的如Flip-chip（倒装芯片）等方法完成，但是为了实现全彩色化，需要有三种颜色（RGB）的发光元件。常规的键合工艺只适合进行单色的显示器制造。

公开号为CN110462850A的中国实用新型专利申请公开了一种微型LED显示芯片以及用于制造微型LED显示芯片的方法，该显示芯片包括衬底，两个或更多个层，相邻层之间具有平坦界面，每个层包含微型LED的阵列。

上述结构中，由水平方向并排布置的红、绿、蓝三颗单色LED组成微型LED显示屏的像素，每颗单色LED的面积都小于像素面积的1/3。这种排布方式的优点是键合工艺比较简单，通过单次键合完成芯片组装，但是带来的缺点是：该工艺的像素密度提升受制于单层工艺的极限限制，也就是说，显示屏分辨率只能达到设备单层工艺极限的三分之一。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种在同样分辨率的情况下能够降低像素密度、提高发光面积的全彩显示芯片。

为了实现上述实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：一种全彩显示芯片，包括：

衬底，支撑像素驱动器的阵列，所述的衬底上设置有像素驱动器的多对阳极接触点和像素驱动器的阴极接触点；

两个或多个层，被堆叠在所述的衬底和像素驱动器的顶部上，每个层均包含有微型LED发光结构，每层LED发光结构均具有与所述的阳极接触点导通的阴极电极和与所述的阴极接触点导通的阳极电极；

相邻层之间的LED发光结构上下堆叠设置。

上述技术方案中，优选的，每个所述的层均包含一位于所述的LED发光结构出光侧的透光绝缘层。

上述技术方案中，优选的，最表层的所述的绝缘层上还设有透镜。

上述技术方案中，优选的，上下堆叠的各层所述的LED发光结构在所述的衬底所在的平面上的投影有部分重合，各层所述的LED发光结构的阴极电极和阳极电极在所述的衬底所在的平面上的投影相互错开。

上述技术方案中，优选的，其中不同层的所述的LED发光结构产生不同波长的光。

上述技术方案中，优选的，所述的全彩显示芯片包括三个所述的层，三个所述的层的LED发光结构分别被配置成提供红光、绿光、蓝光。

上述技术方案中，优选的，所述的全彩显示芯片包括两个所述的层，两个所述的层分别被配置成提供红光和绿光，或，两个所述的层分别被配置成提供红光和蓝光。

上述技术方案中，优选的，所述的LED发光结构为透明结构。

上述技术方案中，优选的，各所述的层还包括绝缘填充材料。

上述技术方案中，优选的，所述的全彩显示芯片的像素面积与各层所述的LED发光结构的发光面积相等。

本实用新型的全彩显示芯片通过相邻层之间的LED发光结构上下堆叠设置，与现有的水平并排的排布方式相比，能够降低像素单元密度，提高发光面积，适于AR／VR等全彩色屏幕显示器件的应用；其结构上的改进来相应带来了生产工艺上的改进，与现有技术相比本实用新型的芯片结构对设备和工艺要求更低。

附图说明

图1为本实用新型半导体芯片的俯视示意图；

图2为附图1中沿E-F虚线的剖面结构示意图。

其中：100R、堆叠层（红光）；100B、堆叠层（蓝光）；100G、堆叠层（绿光）；11、P型半导体；12、发光层；13、N型半导体；10、LED发光结构；14E、14F阳极/阴极电极；15、填充材料；17、透光绝缘层；170、透镜；200、像素驱动器；20、衬底；22、第一键合面；A、B、C、D、E、F为阳极/阴极接触点。

具体实施方式

为详细说明实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。其中，本说明书中所述的“底层”对应附图2中的下方，“表层”对应附图2中的上方，说明书中所述的“外侧”对应说明书1中的外侧，相应的图1的中央对应“内侧”。

本实用新型主要公开的是一种全彩Micro-LED芯片，可用于AR、VR等电子设备显示屏，但本实用新型并不限于本实施例中提到的特定应用。

图2显示了一个典型的实施例中本实用新型的全彩显示芯片的剖面图，图1为该全彩显示芯片的俯视图，该全彩显示芯片具有3层结构。在本实用新型的另一种典型应用当中，该芯片还可以通过2层堆叠结构实现。

从图2中可知该全彩显示芯片，包括：

衬底20，用以支撑像素驱动器200，其中该衬底20可选用硅基衬底、蓝宝石衬底、玻璃衬底等，像素驱动器能够驱动LED发光结构10阵列按照设定规律发光,从而呈现显示图像,该像素驱动器具有用于与LED 发光结构阵列相连的若干对阳极接触点和像素驱动器的阴极接触点，图1中的A、B、C、D、E、F均为电极接触点。图2显示的全彩显示芯片具有3层LED发光结构,对应的衬底上设置有3个阳极接触点和3个阴极接触点，其中A-B与底层LED发光结构的两个电极连接，C-D与第二层LED发光结构的两个电极连接，E-F与表层LED发光结构的两个电极连接。该衬底的表层具有第一键合面22，第一键合面由金属材料构成,金属材料选自Cu、Al、Au等中的一种。

3个堆叠层100R、100G、100B，被堆叠在所述的衬底20和像素驱动器200的顶部上，每个堆叠层均包含有微型LED发光结构10，每层LED发光结构10均具有与所述的阳极接触点导通的阳极电极和与所述的阴极接触点导通的阴极电极；且相邻层之间的LED发光结构10垂直上下堆叠设置，各个堆叠层的结构相同，通过倒装焊逐层焊接，位于最上方的堆叠层的LED发光结构10的出光侧设置有透镜170。

由于LED发光结构本身是透光的，因此本实用新型将多个LED发光结构垂直叠放并不会影响LED的出光，而上下叠放却能够使每个单色像素的面积大小能够与像素单元相同，因而可以最大化像素面积，使全彩显示芯片的像素面积等于单色LED发光结构的发光面积。相应的，本实用新型的全彩显示芯片的结构对于制造设备的要求较低，可以降低单层刻蚀的工艺困难，同时减少小像素的边缘漏电效应，提高LED发光效率。若采用同样代际的设备进行加工，本实用新型的全彩显示芯片能够获得更高的分辨率。

其中，每个堆叠层均包含一层位于所述的LED发光结构出光侧的透光绝缘层17，该绝缘层的材料选自氧化硅、氧化铝、氮化硅、有机透明胶（如：苯环丁烯Benzocyclobutene）等中的一种。各所述的堆叠层还包括填充材料，所述的填充材料是既不导电又透明的材料，如二氧化硅、氮化硅等单质化合物材料，也可以是多种化合物混合制成的材料。

所述的LED发光结构可选用III-V氮化物外延结构、III-V砷化物外延结构、III-V磷化物外延结构和III-V锑化物外延结构中任意的一种。相应地，多个堆叠层中的LED发光结构分别发出不同波长的可见光，本图2中给出的实施例中，多个LED发光结构分别提供红光、绿光、蓝光，自上而下的顺序依次设置成红色、绿色、蓝色。在其他的实施例中，全彩显示芯片可选择具有两层堆叠层，2个LED发光结构分别提供红光和绿光、或红光和蓝光。

如图1所示，多个堆叠层中的LED发光结构在所述的像素驱动器所在的平面上的投影有部分重合，LED发光结构可呈圆形、梯形或其他规则或不规则的形状，衬底上的多对各阳极接触点和阴极接触点、各LED发光结构的阳极电极和阴极电极分别分布在该重合部分的外周，这使得各堆叠层的LED发光结构的阴极电极和阳极电极在所述的像素驱动器所在的平面上的投影相互错开。LED发光结构的横截面可以是任意形状的，并不一定限定在本实施例中的圆形形状。

本实用新型能够提供一种全彩微显示芯片的制造工艺，具有良好的色彩显示效果，通过多次键合的方法，能够实现降低像素密度、提高发光面积的效果。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种全彩显示芯片，包括：

两个或多个堆叠层，被堆叠在所述的衬底和像素驱动器的顶部上，每个堆叠层均包含有微型LED发光结构，每层LED发光结构均具有与所述的阳极接触点导通的阴极电极和与所述的阴极接触点导通的阳极电极；其特征在于：

相邻层之间的LED发光结构上下堆叠设置。

2.根据权利要求1所述的一种全彩显示芯片，其特征在于：每个所述的堆叠层均包含一位于所述的LED发光结构出光侧的透光绝缘层。

3.根据权利要求2所述的一种全彩显示芯片，其特征在于：最表层的所述的绝缘层上还设有透镜。

4.根据权利要求1所述的一种全彩显示芯片，其特征在于：上下堆叠的各层所述的LED发光结构在所述的衬底所在的平面上的投影有部分重合，各层所述的LED发光结构的阴极电极和阳极电极在所述的衬底所在的平面上的投影相互错开。

5.根据权利要求1所述的一种全彩显示芯片，其特征在于：其中不同层的所述的LED发光结构产生不同波长的光。

6.根据权利要求5所述的一种全彩显示芯片，其特征在于：所述的全彩显示芯片包括三个所述的层，三个所述的层的LED发光结构分别被配置成提供红光、绿光、蓝光。

7.根据权利要求5所述的一种全彩显示芯片，其特征在于：所述的全彩显示芯片包括两个所述的层，两个所述的层分别被配置成提供红光和绿光，或，两个所述的层分别被配置成提供红光和蓝光。

8.根据权利要求1所述的一种全彩显示芯片，其特征在于：所述的LED发光结构为透明结构。

9.根据权利要求1所述的一种全彩显示芯片，其特征在于：各所述的层还包括绝缘填充材料。

10.根据权利要求1所述的一种全彩显示芯片，其特征在于：所述的全彩显示芯片的像素面积与各层所述的LED发光结构的发光面积相等。