WO2023205999A1 - 发光二极管芯片及其制备方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种发光二极管芯片，包括：多个外延结构，位于基底一侧，任意相邻的两个外延结构之间具有间隙，多个外延结构的第一半导体图案相互连通构成第一半导体层；第一挡光层，位于第一半导体层远离基底一侧，第一挡光层上形成有与外延结构一一对应的多个容纳孔，外延结构的发光图案和第二半导体图案均位于对应的容纳孔内；第二挡光层，位于第一挡光层远离基底的一侧，第二挡光层上形成有与容纳孔一一对应的多个像素开口，像素开口在基底上的正投影与对应的容纳孔在基底上的正投影存在交叠，至少一个像素开口内设置有光处理图案，至少一个光处理图案为色转换图案，色转换图案配置为将发光图案所发出的预设颜色光转换为其他颜色光。

Description

发光二极管芯片及其制备方法和显示装置 技术领域
本发明涉及显示领域，特别涉及一种发光二极管芯片及其制备方法和显示装置。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)芯片因具有高效率、高亮度、高可靠度、节能及反应速度快等诸多优点，且LED显示装置相比于液晶显示装置(Liquid Crystal Display，简称LCD)和有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)显示装置，在画质、刷新频率、功耗和亮度上有较为明显的优势，使得LED被较为广泛的应用至传统显示、近眼显示、3D(3Dimension)显示以及透明显示等领域中。
发明内容
第一方面，本公开实施例提供了一种发光二极管芯片，其中，包括：
基底；
多个外延结构，位于所述基底一侧，任意相邻的两个所述外延结构之间具有间隙，所述外延结构包括依次层叠设置的第一半导体图案、发光图案和第二半导体图案，所述多个外延结构的第一半导体图案相互连通构成第一半导体层；
第一挡光层，位于所述第一半导体层远离所述基底一侧，所述第一挡光层上形成有与所述外延结构一一对应的多个容纳孔，所述外延结构的所述发光图案和所述第二半导体图案均位于对应的所述容纳孔内；
第二挡光层，位于所述第一挡光层远离所述基底的一侧，所述第二挡光层上形成有与所述容纳孔一一对应的多个像素开口，所述像素开口 在所述基底上的正投影与对应的所述容纳孔在所述基底上的正投影存在交叠，至少一个所述像素开口内设置有光处理图案，至少一个所述光处理图案为色转换图案，所述色转换图案配置为将所述发光图案所发出的预设颜色光转换为其他颜色光；
至少一个第一电极，与所述第一半导体层电连接；
多个第二电极，所述第二电极与所述外延结构一一对应，所述第二电极与对应的所述外延结构的所述第二半导体图案电连接。
在一些实施例中，所述第一挡光层与所述第二挡光层为一体成型结构。
在一些实施例中，所述像素开口在所述基底上的正投影完全覆盖对应的所述容纳孔在所述基底上的正投影。
在一些实施例中，所述第一电极位于所述第二挡光层远离所述基底的一侧，所述第一电极通过过孔连接方式与所述第一半导体接触。
在一些实施例中，所述外延结构还包括位于所述第二半导体图案远离所述基底一侧的欧姆接触图案，所述欧姆接触图案位于对应的所述容纳孔内；
所述第二电极位于所述第二挡光层远离所述基底的一侧，所述第二电极通过过孔连接方式与对应的所述外延结构的所述欧姆接触图案相接触。
在一些实施例中，每个所述像素开口内均设置有所述光处理图案；
其中，一部分所述像素开口内的光处理图案为所述色转换图案，另一部分所述像素开口内的光处理图案为透光图案，所述透光图案配置为使得所述预设颜色光通过。
在一些实施例中，所述第一电极通过所述第一挡光层和所述第二挡光层上的第一连接孔与所述第一半导体接触；
所述第二电极通过对应的所述光处理图案上的第二连接孔与对应的 所述外延结构的所述欧姆接触图案相接触。
在一些实施例中，所述第一电极与所述第二电极材料同层设置。
在一些实施例中，所述预设颜色光为蓝色光；
所述其他颜色光包括红色光、绿色光、青色光、品红色光和黄色光中至少之一。
在一些实施例中，所述基底包括沿第二方向设置的第一区和第二区；
所述第一电极位于所述第一区；
多个所述外延结构位于所述第二区，且在所述第二区内沿第一方向依次排布；
多个所述外延结构所对应的多个所述像素开口位于所述第二区，且在所述第二区内沿第一方向依次排布；
所述第二电极在所述基底上的正投影与对应的所述外延结构所对应像素开口在所述基底上的正投影存在交叠，且所述第二电极在所述基底上的正投影位于对应的所述外延结构所对应像素开口在所述基底上的正投影靠近所述第一区的一端。
在一些实施例中，所述第一电极的数量为1个，所述第一电极位于所述第一区在所述第一方向上的中间位置；
多个所述外延结构所对应的多个像素开口在所述第二区内沿所述第一方向等间距设置；
多个所述外延结构所对应的所述第二电极在所述第二区内沿所述第一方向等间距设置。
在一些实施例中，所述发光图案在所述第一方向上的长度为10um～100um；所述发光图案在所述第二方向上的长度为30um～200um。
第二方面，本公开实施例还提供了一种发光二极管芯片的制备方法，所述制备方法用于制备上述第一方面中所提供的所述发光二极管芯片，所述制备方法包括：
提供一基底；
在所述基底的一侧形成多个外延结构、第一挡光层和第二挡光层，任意相邻的两个所述外延结构之间具有间隙，所述外延结构包括依次层叠设置的第一半导体图案、发光图案和第二半导体图案，所述多个外延结构的第一半导体图案相互连通构成第一半导体层，所述第一挡光层位于所述第一半导体层远离所述基底一侧，所述第一挡光层上形成有与所述外延结构一一对应的多个容纳孔，所述外延结构的所述发光图案和所述第二半导体图案均位于对应的所述容纳孔内，第二挡光层位于所述第一挡光层远离所述基底的一侧，所述第二挡光层上形成有与所述容纳孔一一对应的多个像素开口，所述像素开口在所述基底上的正投影与对应的所述容纳孔在所述基底上的正投影存在交叠；
在至少一个所述像素开口内形成光处理图案，至少一个所述光处理图案为色转换图案，所述色转换图案配置为将所述发光图案所发出的预设颜色光转换为其他颜色光；
形成至少一个第一电极，所述第一电极与所述第一半导体层电连接；
形成多个第二电极，所述第二电极与所述外延结构一一对应，所述第二电极与对应的所述外延结构的所述第二半导体图案电连接。
在一些实施例中，所述发光二极管芯片为权利要求2中所述发光二极管芯片，在所述基底的一侧形成多个外延结构、第一挡光层和第二挡光层的步骤包括：
形成所述第一半导体层；
通过一次图案化工艺在所述第一半导体层远离所述基底的一侧形成所述第一挡光层和所述第二挡光层，所述第一挡光层上形成有与所述外延结构一一对应的多个容纳孔，所述第二挡光层上形成有与所述外延结构一一对应的多个像素开口，所述像素开口与对应的所述容纳孔连通；
在各所述容纳孔内依次形成对应的所述发光图案和所述第二半导体 图案；
在至少一个所述像素开口内形成所述光处理图案。
在一些实施例中，每个所述像素开口内均设置有所述光处理图案，其中一部分光处理图案为所述色转换图案，另一部分光处理图案为透光图案，所述透光图案配置为使得所述预设颜色光通过；
所述在至少一个所述像素开口内形成所述光处理图案的步骤包括：
在一部分所述像素开口内形成所述色转换图案，以及在另一部分所述像素开口内形成所述透光图案。
在一些实施例中，在通过一次图案化工艺在所述第一半导体层远离所述基底的一侧形成所述第一挡光层和所述第二挡光层的步骤中，在所述第一挡光层和第二导光层上形成有连通至所述第一半导体层的第一连接孔；
在容纳孔内形成第二半导体图案的步骤之后，且在所述像素开口内形成光处理图案的步骤之前，还包括：
在所述容纳孔内且位于所述第二半导体图案远离所述基底一侧形成欧姆接触图案；
在所述像素开口内形成光处理图案的步骤之后还包括：
对所述光处理图案的部分区域进行刻蚀处理，以形成连通至所述欧姆接触图案的第二连接孔；
形成第一电极和形成多个第二电极的步骤包括：
通过一次图案化工艺在所述第二挡光层远离所述基底的一侧形成所述第一电极和多个所述第二电极，所述第一电极通过所述第一连接孔与所述第一半导体层相接触，所述第二电极通过所述第二连接孔与对应的所述第二半导体图案相接触。
第三方面，本公开实施例还提供了一种显示装置，其中，包括：
驱动背板，包括多个连接焊盘，所述多个连接焊盘包括多个第一焊 盘和多个第二焊盘；
多个发光二极管芯片，所述发光二极管芯片采用上述权利要求1-11中任一所述发光二极管芯片，所述发光二极管芯片中的每个第一电极与一个第一焊盘电连接，所述发光二极管芯片中的每个第二电极与一个第二焊盘电连接。
在一些实施例中，所述第一电极和所述第二电极位于所述第二挡光层远离驱动背板的一侧；
所述第一电极通过第一导电引线与对应的所述第一焊盘相连；
所述第二电极通过第二导电引线与对应的所述第二焊盘相连。
在一些实施例中，还包括：
第三挡光层，位于任意相邻的两个所述发光二极管芯片之间；
封装层，位于所述第三挡光层和所述发光二极管芯片远离驱动背板的一侧。
附图说明
图1为本公开实施例提供的LED芯片的一种俯视示意图；
图2为图1中A-A’向的一种截面示意图；
图3为图1中B-B’向的一种截面示意图；
图4为图1中C-C’向的一种截面示意图。图5为本公开实施例提供的LED芯片的一种尺寸示意图；
图6为本公开实施例提供的LED芯片的一种制备方法流程图；
图7为本公开实施例提供的LED芯片的另一种制备方法流程图；
图8a～图8d为采用图7所示制备方法所制得中间产品的一种截面示意图；
图9b～图9d为采用图7所示制备方法所制得中间产品的另一种截面示意图；
图10为本公开实施例提供的一种显示装置的截面示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种发光二极管芯片及其制备方法和显示装置进行详细描述。
为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图对本公开提供的一种发光二极管芯片、显示装置及制备方法进行详细描述。
下面将结合附图，对本公开一些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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限 定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在描述一些实施例时，可能使用了“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。
“A、B和C中的至少一个”与“A、B或C中的至少一个”具有相同含义，均包括以下A、B和C的组合：仅A，仅B，仅C，A和B的组合，A和C的组合，B和C的组合，及A、B和C的组合。“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。
本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。
如本文所使用的那样，“约”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。
本文参照作为理想化示例性附图的剖视图和/或平面图描述了示例性实施方式。在附图中，为了清楚，放大了层和区域的厚度。因此，可设想到由于例如制造技术和/或公差引起的相对于附图的形状的变动。因此，示例性实施方式不应解释为局限于本文示出的区域的形状，而是包括因例如制造而引起的形状偏差。例如，示为矩形的蚀刻区域通常将具有弯曲的特征。因此，附图中所示的区域本质上是示意性的，且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状，并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。
LED显示装置一般包括驱动基板以及与该驱动基板电连接的多个 LED芯片，其中该多个LED芯片一般通过巨量转移技术(Mass Transfer Technology)转移至驱动基板上。在相关技术中，单个LED芯片仅具备一个外延结构，每个LED芯片可以作为显示装置上的一个子像素(也称为“亚像素”)，为了实现对应分辨率的显示装置，则子像素数量就是所需要的LED芯片数目，由于LED芯片无法通过薄膜以及构图工艺直接做在显示装置的阵列基板上，而是需要通过转移绑定与阵列基板的对应电极完成电气连接，因而随着显示装置的分辨率增大、子像素数量增多，则需要转移的LED芯片数量相应增多，随之而来的就是转移次数增多、工艺难度增大、产品良率降低。
另外，在相关技术中，单个LED芯片仅具备一个外延结构，故只能发出一种颜色光，因此为实现LED显示装置的多色显示，则需要将发出不同颜色光的LED芯片分别转移到驱动基板上，这些发出不同颜色光的LED芯片的制备工艺以及良率均一性存在差异；在将不同品质的LED芯片应用至同一显示装置上时，会导致显示画面的亮度不均的问题。
为解决相关技术所存在至少之一的技术问题，本公开实施例提供了相应的解决方案。
其中，本公开中所涉及的LED芯片可以为次毫米发光二极管(Mini Light Emitting Diode，简称Mini LED)芯片或者微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode，简称Micro LED)芯片。
图1为本公开实施例提供的LED芯片的一种俯视示意图，图2为图1中A-A’向的一种截面示意图，图3为图1中B-B’向的一种截面示意图，图4为图1中C-C’向的一种截面示意图。如图1至图4所示，该LED芯片可包括：基底1、多个外延结构2、第一挡光层3、第二挡光层4、至少一个第一电极7和多个第二电极8。
其中，多个外延结构2，位于基底1一侧，任意相邻的两个外延结构2之间具有间隙，外延结构2包括依次层叠设置的第一半导体图案、 发光图案202和第二半导体图案203，多个外延结构2的第一半导体图案相互连通构成第一半导体层201。
第一挡光层3，位于第一半导体层201远离基底1一侧，第一挡光层3上形成有与外延结构2一一对应的多个容纳孔3a，外延结构2的发光图案202和第二半导体图案203均位于对应的容纳孔3a内。
第二挡光层4，位于第一挡光层3远离基底1的一侧，第二挡光层4上形成有与容纳孔3a一一对应的多个像素开口4a，像素开口4a在基底1上的正投影与对应的容纳孔3a在基底1上的正投影存在交叠，至少一个像素开口4a内设置有光处理图案6，至少一个光处理图案6为色转换图案6r、6g，色转换图案6r、6g配置为将发光图案202所发出的预设颜色光转换为其他颜色光。
至少一个第一电极7，与第一半导体层201电连接。
多个第二电极8，第二电极8与外延结构2一一对应，第二电极8与对应的外延结构2的第二半导体图案203电连接。
在本公开实施例中，一个第一半导体层201可以与一个或多个第一电极7电连接，每个第二电极8与一个第二半导体图案203电连接。
在一些实施例中，第一半导体层201和发光图案202可以直接接触，发光图案202和第二半导体图案203可以直接接触。第一半导体层201的材料可以为P型半导体材料，相应地，第二半导体图案203的材料可以为N型半导体材料；或者，第一半导体图案的材料可以为N型半导体材料，相应地，第二半导体图案203的材料可以为P型半导体材料。发光图案202可以为多量子阱层(Multiple Quantum Well，简称MQW)，示例性地，发光图案202的材料可以为氮化镓(GaN)。
在实际应用中，第一半导体层201和第二半导体图案203的材料包括多种，可以根据实际需要选择设置。示例性地，第一半导体图案和第二半导体图案203中的本征半导体材料相同，可以为GaN、磷化镓(GaP)、 砷化铝镓(AlGaAs)和磷化铝镓铟(AlGaInP)中的任一种。在向第一半导体层201和第二半导体图案203分别施加不同电压，以在两者之间形成电场的情况下，如果第一半导体层201和第二半导体图案203中的本征半导体材料均为GaN，则外延结构2可以发射出绿色光线或蓝色光线；如果第一半导体层201和第二半导体图案203的本征半导体材料均为GaP、AlGaAs或AlGaInP，则外延结构2可以发射出红色光线。
需要说明的是，在向第一半导体层201和第二半导体图案203分别施加不同电压，以在两者之间形成电场的情况下，即在第一半导体图案和第二半导体图案203之间形成具有势垒的PN结的情况下，少数载流子与多数载流子在第一半导体层201、发光图案202和第二半导体图案203的沿层叠方向的重叠区域复合时，会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。因此，该三者的层叠方向的重叠区域基本上就是外延结构2的发光区域，该三者的层叠方向的重叠区域的面积基本上就是外延结构2的发光面积。
在本公开实施例中，位于同一LED芯片上的多个外延结构2中任意相邻的两个外延结构2之间具有间隙。这也就意味着，每个外延结构2可以对应具有一个独立的发光区域。LED芯片所包括的多个外延结构2，则可以使得LED芯片具有多个独立的发光区域。在将LED芯片应用至显示装置中的情况下，LED芯片中的一个发光区域或多个发光区域(例如两个或者三个等)可以与显示装置中的一个子像素相对应，这也就意味着，一个LED芯片可以与LED显示装置中的多个子像素相对应。这样在对LED芯片进行转移的过程中，转移一个LED芯片就可以对应多个子像素，相比于相关技术中一个子像素都需要对应转移一个LED芯片的情况下，本公开的技术方案可以有效减少所需转移的LED芯片数量，从而能有效减少转移次数、降低工艺难度、提升产品良率。
与此同时，通过在外延结构2背向基底1的一侧设置第二挡光层4 以及在至少部分像素开口4a内设置色转换图案6r、6g，可使得不同外延结构2所对应的像素开口4a的出光颜色不同，即位于同一LED芯片上各外延结构2具有相同品质的情况下各外延结构2所对应的像素开口4a的出光颜色能够不同，以满足显示装置的多彩、甚至全彩显示需求。
在本公开实施例中，色转换图案6r、6g的材料为波长转换材料，例如可为镉化物量子点、铟化物量子点、钙钛矿型量子点、稀土类荧光粉、有机荧光材料等，利用其波长转换性质将外延结构2发出的光转换为其他颜色，实现多彩、甚至全彩显示。
在图1至4中所示情况中仅示例性画出了3个外延结构2、3个像素开口4a以及在2个像素开口4a内设置有色转换图案6r、6g的情况，该情况仅起到示例性作用，其不会对本公开的技术方案产生限制。
在本公开实施例中，外延结构2在基底1上的正投影的形状可以包括多边形(例如三角形、矩形或六边形等)、圆形和椭圆形中的至少一种。外延结构2所对应的像素开口4a在基底1上的正投影的形状可以包括多边形(例如三角形、矩形或六边形等)、圆形和椭圆形中的至少一种。
另外，相邻外延结构2之间为第一挡光层3，因此可以有效避免外延结构2之间的光串扰问题；同时，相邻像素开口4a之间为第二挡光层4，因此可有效避免像素开口4a内不用颜色光的混色问题。在本公开实施例中，通过第一挡光层3和第二挡光层4的共同作用，还可以有效避免外延结构2所射出的光到达非对应的像素开口4a内，以避免出现来自不同外延结构2的光在同一像素开口4a内产生叠加串扰的问题。
本公开实施例中，第一挡光层3和第二挡光层4的材料可以分别选自吸光型材料和反光型材料中之一。其中，吸光型材料包括黑色、绿色、蓝色等深色的吸光材料。
当第一挡光层3和/或第二挡光层4采用反光型材料制备时，其不但 能避免上述光串扰、混色问题的发生，还能提高有效提高产品的出光效率。
在一些实施例中，第一挡光层3和第二挡光层4的材料相同；此时，二者可以为一体成型结构，有利于简化LED芯片的制备工艺。
在一些实施例中，像素开口4a在基底1上的正投影完全覆盖对应的容纳孔3a在基底1上的正投影，以保证位于容纳孔3a内发光图案202所发出的光线能够尽可能多的到达至对应的像素开口4a。作为一种可选实施方案，像素开口4a在基底1上的正投影与所对应的容纳孔3a在基底1上的正投影完全重叠。
在一些实施例中，第一电极7位于第二挡光层4远离基底1的一侧，第一电极7通过过孔连接方式与第一半导体接触。
在一些实施例中，外延结构2还包括位于第二半导体图案203远离基底1一侧的欧姆接触图案9，欧姆接触图案9位于对应的容纳孔3a内；第二电极8位于第二挡光层4远离基底1的一侧，第二电极8通过过孔连接方式与对应的外延结构2的欧姆接触图案9相接触。
在本公开实施例中，通过在第二电极8与第二半导体图案203之间设置欧姆接触图案9，第二电极8通过欧姆接触图案9与对应的第二半导体图案203电连接。在一些实施例中，欧姆接触图案9与其所对应的第二半导体图案203在基底1上的正投影重合或大约重合，这样可以利用欧姆接触图案9有效增大载流子(例如空穴)的迁移率。欧姆接触图案9的材料包括多种，可以根据实际需要选择设置。在一些实施例中，欧姆接触图案9的材料可以为氧化铟锡等具有较高光线透过率的材料。
在一些实施例中，每个像素开口4a内均设置有光处理图案6；其中，一部分像素开口4a内的光处理图案6为色转换图案6r、6g，另一部分像素开口4a内的光处理图案6为透光图案6b，透光图案6b配置为使得预设颜色光通过。
由于色转换图案6r、6g所发出的光是向四周散射，因此设置有色转换图案6r、6g的像素开口4a处的出光角谱分布为一个大范围分布，而未设置有色转换图案6r、6g的像素开口4a处的出光角谱分布为一个小范围分布，即设置有色转换图案6r、6g的像素开口4a与未设置有色转换图案6r、6g的像素开口4a的出光角谱分布不一致，从而影响显示质量。为解决上述技术问题，在一些实施例中，透光图案6b包括光场调制图案，光场调制图案配置为调整所处像素开口4a处预设颜色光的出光角谱分布，以使得设置有色转换图案6r、6g的像素开口4a与未设置有色转换图案6r、6g的像素开口4a的出光角谱分布一致，从而提升显示质量。在一些实施例中，光场调制图案的材料包括TiOx、SiOx、CrOx等纳米颗粒的材料；即，在实际应用中可在未设置有色转换图案6r、6g的像素开口4a内沉积TiOx、SiOx、CrOx等纳米颗粒的材料，以制得光场调制图案。
在一些实施例中，第一电极7通过第一挡光层3和第二挡光层4上的第一连接孔11与第一半导体接触；第二电极8通过对应的光处理图案6上的过孔与对应的外延结构2的第二半导体相接触。
在一些实施例中，第一电极7与第二电极8材料同层设置。
本公开中提及的“同层”指的是采用同一成膜工艺形成用于形成特定图案的膜层，然后利用同一掩模板通过一次构图工艺形成的层结构。根据特定图案的不同，一次构图工艺可能包括多次曝光、显影或刻蚀工艺，而形成的层结构中的特定图案可以是连续的也可以是不连续的，这些特定图案还可能处于不同的高度或者具有不同的厚度。这样一来，可以在一次构图工艺中，同时制备形成上述第一电极7和第二电极8，有利于简化LED芯片的制备工艺。
在一些实施例中，预设颜色光为蓝色光，即外延结构2发出的光为蓝色光；其他颜色光包括红色光、绿色光、青色光、品红色光和黄色光 中至少之一，即任意一个色转换图案6r、6g可以转换出红色光、绿色光、青色光、品红色光或黄色光中的任一种。
图5为本公开实施例提供的LED芯片的一种尺寸示意图。如图5所示，作为一种可选方案，基底1包括沿第二方向设置的第一区1a和第二区b；第一电极7位于第一区1a；多个外延结构2位于第二区1b，且在第二区1b内沿第一方向X依次排布；多个外延结构2所对应的多个像素开口4a位于第二区1b，且在第二区1b内沿第一方向X依次排布；第二电极8在基底1上的正投影与对应的外延结构2所对应像素开口4a在基底1上的正投影存在交叠，且第二电极8在基底1上的正投影位于对应的外延结构2所对应像素开口4a在基底1上的正投影靠近第一区1a的一端。
在一些实施例中，发光图案202在第一方向X上的长度为10um～100um；发光图案202在第二方向Y上的长度为30um～200um。
在一些实施例中，第一电极7的数量为1个，第一电极7位于第一区1a在第一方向X上的中间位置；多个外延结构2所对应的多个像素开口4a在第二区1b内沿第一方向X等间距设置；多个外延结构2所对应的第二电极8在第二区1b内沿第一方向X等间距设置。
第一方向X与第二方向Y相交。作为一种可选实施方案，第一方向X与第二方向Y垂直。示例性地，第一方向X为图5中的行方向，第二方向Y为图5中的列方向。
在图5所示方案中包括3个外延结构2，即对应设置有3个像素开口4a；针对该3个外延结构2配置有1个第一电极7和3个第二电极8。
作为一个具体示例，图5所示LED芯片在第一方向X和第二方向Y上的长度L均为318um，各像素开口4a在第一方向X上的长度w2为70um、在第二方向Y上的长度w3为120um，其中位于外侧的两个像素开口4a与最靠近的LED芯片边缘在第一方向X上的间距w4为27um，相邻两个 像素开口4a在第一方向X上的间距w1为27um；第一电极7和第二电极8在第一方向X和第二方向Y上的长度d均为50um，任意相邻两个第二电极8在第一方向X上的间距q为47um，第一电极7的中心点与三个第二电极8中位于中间的一个第二电极8的中心点的连线沿第二方向Y延伸，第一电极7与3个第二电极8中位于中间的一个第二电极8的在第二方向Y上的间距u为47um。在第二电极8上沿第一方向X相对设置的两侧边缘，分别与所在像素开口4a的同侧边缘在第一方向X上的间距s为10um。
需要说明的是，图5中所示像素开口4a、第一电极7、第二电极8的尺寸以及分布的情况，仅起到示例性作用，其不会对本公开的技术方案产生限制。
继续参见图2至图4所示，在一些实施例中，在第一半导体层201与基底1之间还设置有缓冲层10。
在相关技术中，第一半导体层201与基底1二者的晶格系数、热膨胀系数均相差较大，难以直接在基底1上制备出高品质的第一半导体层201。在本公开实施例中，通过在第一半导体层201与基底1之间设置缓冲层10，可以有效改善第一半导体层201的成膜质量。缓冲层10的材料可根据基底1和第一半导体层201的材料来选定，例如第一半导体层201的材料为GaN，基底1为蓝宝石基底1，此时缓冲层10的材料可选用AlN或ZnO；以缓冲层10的材料为AlN为例，AlN与GaN属于同一材料体系，晶格失配只有2％，热膨胀系数相近，在AlN缓冲层10上生长的GaN材料其迁移率比直接在蓝宝石基底1生长的GaN材料的迁移率增大了近10倍。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种LED芯片的制备方法，可用于制备前面实施例提供的LED芯片，下面将结合附图进行详细描述。
图6为本公开实施例提供的LED芯片的一种制备方法流程图，如图6所示，该制备方法包括：
步骤S101、提供一基底。
步骤S102、在基底的一侧形成多个外延结构、第一挡光层和第二挡光层。
其中，任意相邻的两个外延结构之间具有间隙，外延结构包括依次层叠设置的第一半导体图案、发光图案和第二半导体图案，多个外延结构的第一半导体图案相互连通构成第一半导体层，第一挡光层位于第一半导体层远离基底一侧，第一挡光层上形成有与外延结构一一对应的多个容纳孔，外延结构的发光图案和第二半导体图案均位于对应的容纳孔内，第二挡光层位于第一挡光层远离基底的一侧，第二挡光层上形成有与容纳孔一一对应的多个像素开口，像素开口在基底上的正投影与对应的容纳孔在基底上的正投影存在交叠。
步骤S103、在至少一个像素开口内形成光处理图案。
其中，至少一个光处理图案为色转换图案，色转换图案配置为将发光图案所发出的预设颜色光转换为其他颜色光。
步骤S104、形成至少一个第一电极。
其中，第一电极与第一半导体层电连接。
步骤S105、形成多个第二电极。
其中，第二电极与外延结构一一对应，第二电极与对应的外延结构的第二半导体图案电连接。
图7为本公开实施例提供的LED芯片的另一种制备方法流程图，图8a～图8d为采用图7所示制备方法所制得中间产品的截面示意图，图9b～图9d为采用图7所示制备方法所制得中间产品的另一种截面示意图。需要说明的是，图8a～图8d为中间产品对应于图1中A-A’向截面处的截面示意图，图9b～图9d为中间产品对应于图1中B-B’向截面处 的截面示意图；如图7至图9d所示，该制备方法包括：
步骤S201、提供一基底。
其中，上述基底的类型可以包括多种，示例性的，该基底例如可以为GaP基底、GaAs基底、硅基底、碳化硅基底或蓝宝石基底等。
需要说明的是，上述基底的类型，可以根据后续待形成的第一半导体图案和第二半导体图案的材料而定。示例性地，在第一半导体图案和第二半导体图案的本征半导体材料为GaP、AlGaAs或AlGaInP等的情况下，基底可以为GaP基底或GaAs基底。在第一半导体图案和第二半导体图案的本征半导体材料为GaN的情况下，基底可以为碳化硅基底或蓝宝石基底等。
步骤S202、在基底的一侧形成缓冲层和第一半导体层。
其中，缓冲层10的材料可根据基底1和后续待形成的第一半导体层201的材料来选定。
参见图8a所示，示例性地，可以采用金属有机物化合物气相外延(Metalorganic Vapor Phase Epitaxy，简称MOCVD)工艺在缓冲层10远离基底1的一侧外延生长形成第一半导体材料薄膜。
步骤S203、通过一次图案化工艺在第一半导体层远离基底的一侧形成第一挡光层和第二挡光层。
参见图8b和图9b所示，示例性地，先形成挡光材料薄膜，具体可以为吸光型材料薄膜或反光型材料薄膜；然后对挡光材料薄膜进行一次图案化工艺，以同时制得第一挡光层3和第二挡光层4。第一挡光层3和第二挡光层4为一体成型结构。
其中，第一挡光层3上形成有与外延结构2一一对应的多个容纳孔3a，第二挡光层4上形成有与外延结构2一一对应的多个像素开口4a，像素开口4a与对应的容纳孔3a连通。另外，第一挡光层3和第二当光层上还形成有后续第一电极7与第一半导体层201相连的第一连接孔 11，第一连接孔11连通至第一半导体层201。
步骤S204、在各容纳孔内依次形成发光图案、第二半导体图案、欧姆接触图案。
参见图8c和图9c所示，示例性地，可以采用MOCVD工艺在各容纳孔3a内依次外延生长形成发光图案202和第二半导体图案203。
此处，第一半导体层201、发光图案202、第二半导体图案203的所选材料，可以参照前面实施例中对第一半导体图案、发光图案202和第二半导体图案203的材料的说明，此处不再赘述。
示例性地，在完成第二半导体图案203的制备后，可利用第二挡光层4来支撑精细掩膜版(Fine Metal Mask，简称FMM)，并基于蒸镀工艺以在各容纳孔3a内形成欧姆接触图案9。欧姆接触图案9的材料为具有较高光线透过率的材料，例如氧化铟锡。
步骤S205、在一部分像素开口内形成色转换图案，在另一部分像素开口内形成透光图案，并对色转换图案和透光图案上的部分区域进行刻蚀处理，以形成连通至欧姆接触图案的第二连接孔。
参见图8d和图9d所示，其中，色转换图案6r、6g的材料为波长转换材料，例如可为镉化物量子点、铟化物量子点、钙钛矿型量子点、稀土类荧光粉、有机荧光材料等，利用其波长转换性质将外延结构2发出的光转换为其他颜色，实现多彩、甚至全彩显示。需要说明的是，不同像素开口4a内所设置的色转换图案6r、6g所转换出的其他颜色光可以为相同颜色光也可以为不同颜色光，具体可根据实际需要来选择设置。
透光图案6b的材料为能够使得发光图案202所发出的预设颜色光透过的材料。
在完成色转换图案6r、6g和色转换图案6r、6g的制备后，通过刻蚀工艺对色转换图案6r、6g和透光图案6b进行刻蚀处理，以形成相应的第二连接孔12，第二连接孔12连通至欧姆接触图案9。
作为一个示例，LED芯片具有蓝色像素单元、绿色像素单元和红色像素单元。此时，外延结构2中的发光图案202可以为发出蓝光的电致发光材料；在蓝色像素单元所对应的像素开口4a内形成有透光图案6b(光场调制图案)，在红色像素单元所对应的像素开口4a内形成有能够将蓝光转换为红光的色转换图案6r，在绿色像素单元所对应的像素开口4a内形成有能够将蓝光转换为绿光的色转换图案6g。
步骤S206、通过一次图案化工艺在第二挡光层远离基底的一侧形成第一电极和多个第二电极。
参见图2至4所示，示例性地，先形成导电材料薄膜，具体可以为金属材料薄膜，金属材料可以为Ti、Al、Ni、Au、Cu、In、Sn、Ag、Sn等金属或合金；然后对导电材料薄膜进行图案化处理，以同时制得第一电极7和第二电极8的图案，其中，第一电极7通过第一连接孔11与第一半导体层201相接触，第二电极8通过第二连接孔12与对应的第二半导体图案203相接触。
基于同一个发明构思，本公开实施例还提供了一种显示装置，下面将结合附图进行详细描述。
图10为本公开实施例提供的一种显示装置的截面示意图，如图10所示，该显示装置包括：驱动背板14和多个LED芯片13。其中，LED芯片13采用上面实施例中所提供的LED芯片13，对于LED芯片13的具体描述，可参见前面实施例中的内容，此处不再赘述。
其中，驱动背板14包括多个连接焊盘，多个连接焊盘包括多个第一焊盘15和多个第二焊盘16；发光二极管芯片中的每个第一电极7与一个第一焊盘15电连接，发光二极管芯片中的每个第二电极8与一个第二焊盘16电连接。
在一些实施例中，第一电极7和第二电极8位于第二挡光层远离驱动背板14的一侧；第一电极7通过第一导电引线17与对应的第一焊盘 15相连；第二电极8通过第二导电引线18与对应的第二焊盘16相连。也就是说，LED芯片13采用正装方式固定于驱动背板14上。
在一些实施例中，显示装置还包括：第三挡光层19和封装层20。
其中，第三挡光层19位于任意相邻的两个LED芯片13之间；第三挡光层19的设置可有效避免不同LED芯片13之间所发出光的串扰。
封装层20位于第三挡光层19和LED芯片13远离驱动背板14的一侧；封装层20和第三挡光层19可共同实现对显示装置中的LED芯片13进行整体封装，以隔绝水氧、确保色转换图案稳定工作。
作为一个示例，封装层20可以为由有机封装层20和无机封装层20交替设置所得到的层叠结构。
作为另一个示例，封装层20由封装胶水干燥固化后形成，在涂布封装胶水时，封装胶水可自动填充LED芯片13之间的空隙，在完成干燥固化后，封装层20一方面可以起到阻隔水氧的作用，另一方面可以起到固定LED芯片13的作用。
在一些实施例中，每个LED芯片13中第一电极7的数量小于第二电极8的数量，与第一电极7电连接的第一焊盘15的数量可以小于与第二电极8电连接的第二焊盘16的数量。例如，每个LED芯片13具有一个第一电极7和多个第二电极8。此时，每一个第一焊盘15和多个第二焊盘16可以相对应，并划分为一组，可以与一个LED芯片13电连接。
在一些实施例中，上述驱动背板14被配置为，通过第一焊盘15向与其电连接的LED芯片13的第一电极7传输电子，并通过第二焊盘16向与其电连接的LED芯片13中多个第二电极8中的一个第二电极8传输空穴，使得电子和空穴在相应的外延结构2中的发光图案202中复合发光。
需要说明的是，本公开实施例提供的显示装置与相关技术不同，即不是在一个大尺寸基底上通过薄膜制程工艺依次堆叠膜层材料并图案化 所形成的阵列结构，而是每个像素均为独立的结构。
本公开实施例所提供的显示装置具有与上述一些实施例中所提供的LED芯片相同的有益效果，此处不再赘述。
在一些实施例中，上述驱动背板例如可以为液晶显示装置(Liquid Crystal Dislay，简称LCD)的背光模组中的背板。此时，LED芯片可以作为光源，显示装置可以作为LCD中的背光模组，为LCD的图像显示提供背光。
在另一些实施例中，上述驱动背板例如可以为显示背板。此时，LED芯片20可以作为多个子像素中的一部分，显示装置可以作为LED显示装置，用于图像显示。显示装置可以是Mini LED显示装置或者Micro LED显示装置。
在一些实施例中，上述显示装置为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (19)

  1. 一种发光二极管芯片，其中，包括：
    基底；
    多个外延结构，位于所述基底一侧，任意相邻的两个所述外延结构之间具有间隙，所述外延结构包括依次层叠设置的第一半导体图案、发光图案和第二半导体图案，所述多个外延结构的第一半导体图案相互连通构成第一半导体层；
    第一挡光层，位于所述第一半导体层远离所述基底一侧，所述第一挡光层上形成有与所述外延结构一一对应的多个容纳孔，所述外延结构的所述发光图案和所述第二半导体图案均位于对应的所述容纳孔内；
    第二挡光层，位于所述第一挡光层远离所述基底的一侧，所述第二挡光层上形成有与所述容纳孔一一对应的多个像素开口，所述像素开口在所述基底上的正投影与对应的所述容纳孔在所述基底上的正投影存在交叠，至少一个所述像素开口内设置有光处理图案，至少一个所述光处理图案为色转换图案，所述色转换图案配置为将所述发光图案所发出的预设颜色光转换为其他颜色光；
    至少一个第一电极，与所述第一半导体层电连接；
    多个第二电极，所述第二电极与所述外延结构一一对应，所述第二电极与对应的所述外延结构的所述第二半导体图案电连接。
  2. 根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，所述第一挡光层与所述第二挡光层为一体成型结构。
  3. 根据权利要求1或2所述的发光二极管芯片，其中，所述像素开口在所述基底上的正投影完全覆盖对应的所述容纳孔在所述基底上的正 投影。
  4. 根据权利要求1至3中任一所述的发光二极管芯片，其中，所述第一电极位于所述第二挡光层远离所述基底的一侧，所述第一电极通过过孔连接方式与所述第一半导体接触。
  5. 根据权利要求4所述的发光二极管芯片，其中，所述外延结构还包括位于所述第二半导体图案远离所述基底一侧的欧姆接触图案，所述欧姆接触图案位于对应的所述容纳孔内；
    所述第二电极位于所述第二挡光层远离所述基底的一侧，所述第二电极通过过孔连接方式与对应的所述外延结构的所述欧姆接触图案相接触。
  6. 根据权利要求5所述的发光二极管芯片，其中，每个所述像素开口内均设置有所述光处理图案；
    其中，一部分所述像素开口内的光处理图案为所述色转换图案，另一部分所述像素开口内的光处理图案为透光图案，所述透光图案配置为使得所述预设颜色光通过。
  7. 根据权利要求6所述的发光二极管芯片，其中，所述第一电极通过所述第一挡光层和所述第二挡光层上的第一连接孔与所述第一半导体接触；
    所述第二电极通过对应的所述光处理图案上的第二连接孔与对应的所述外延结构的所述欧姆接触图案相接触。
  8. 根据权利要求5至7中任一所述的发光二极管芯片，其中，所述 第一电极与所述第二电极材料同层设置。
  9. 根据权利要求1至8中任一所述的发光二极管芯片，其中，所述预设颜色光为蓝色光；
    所述其他颜色光包括红色光、绿色光、青色光、品红色光和黄色光中至少之一。
  10. 根据权利要求1至9中任一所述的发光二极管芯片，其中，所述基底包括沿第二方向设置的第一区和第二区；
    所述第一电极位于所述第一区；
    多个所述外延结构位于所述第二区，且在所述第二区内沿第一方向依次排布；
    多个所述外延结构所对应的多个所述像素开口位于所述第二区，且在所述第二区内沿第一方向依次排布；
    所述第二电极在所述基底上的正投影与对应的所述外延结构所对应像素开口在所述基底上的正投影存在交叠，且所述第二电极在所述基底上的正投影位于对应的所述外延结构所对应像素开口在所述基底上的正投影靠近所述第一区的一端。
  11. 根据权利要求10所述的发光二极管芯片，其中，所述第一电极的数量为1个，所述第一电极位于所述第一区在所述第一方向上的中间位置；
    多个所述外延结构所对应的多个像素开口在所述第二区内沿所述第一方向等间距设置；
    多个所述外延结构所对应的所述第二电极在所述第二区内沿所述第一方向等间距设置。
  12. 根据权利要求10或11中所述的发光二极管芯片，其中，所述发光图案在所述第一方向上的长度为10um～100um；
    所述发光图案在所述第二方向上的长度为30um～200um。
  13. 一种发光二极管芯片的制备方法，其中，所述制备方法用于制备上述权利要求1-11中任一所述发光二极管芯片，所述制备方法包括：
    提供一基底；
    在所述基底的一侧形成多个外延结构、第一挡光层和第二挡光层，任意相邻的两个所述外延结构之间具有间隙，所述外延结构包括依次层叠设置的第一半导体图案、发光图案和第二半导体图案，所述多个外延结构的第一半导体图案相互连通构成第一半导体层，所述第一挡光层位于所述第一半导体层远离所述基底一侧，所述第一挡光层上形成有与所述外延结构一一对应的多个容纳孔，所述外延结构的所述发光图案和所述第二半导体图案均位于对应的所述容纳孔内，第二挡光层位于所述第一挡光层远离所述基底的一侧，所述第二挡光层上形成有与所述容纳孔一一对应的多个像素开口，所述像素开口在所述基底上的正投影与对应的所述容纳孔在所述基底上的正投影存在交叠；
    在至少一个所述像素开口内形成光处理图案，至少一个所述光处理图案为色转换图案，所述色转换图案配置为将所述发光图案所发出的预设颜色光转换为其他颜色光；
    形成至少一个第一电极，所述第一电极与所述第一半导体层电连接；
    形成多个第二电极，所述第二电极与所述外延结构一一对应，所述第二电极与对应的所述外延结构的所述第二半导体图案电连接。
  14. 根据权利要求12所述的制备方法，其中，所述发光二极管芯片 为权利要求2中所述发光二极管芯片，在所述基底的一侧形成多个外延结构、第一挡光层和第二挡光层的步骤包括：
    形成所述第一半导体层；
    通过一次图案化工艺在所述第一半导体层远离所述基底的一侧形成所述第一挡光层和所述第二挡光层，所述第一挡光层上形成有与所述外延结构一一对应的多个容纳孔，所述第二挡光层上形成有与所述外延结构一一对应的多个像素开口，所述像素开口与对应的所述容纳孔连通；
    在各所述容纳孔内依次形成对应的所述发光图案和所述第二半导体图案；
    在至少一个所述像素开口内形成所述光处理图案。
  15. 根据权利要求13所述的制备方法，其中，每个所述像素开口内均设置有所述光处理图案，其中一部分光处理图案为所述色转换图案，另一部分光处理图案为透光图案，所述透光图案配置为使得所述预设颜色光通过；
    所述在至少一个所述像素开口内形成所述光处理图案的步骤包括：
    在一部分所述像素开口内形成所述色转换图案，以及在另一部分所述像素开口内形成所述透光图案。
  16. 根据权利要求13所述的制备方法，其中，在通过一次图案化工艺在所述第一半导体层远离所述基底的一侧形成所述第一挡光层和所述第二挡光层的步骤中，在所述第一挡光层和第二导光层上形成有连通至所述第一半导体层的第一连接孔；
    在容纳孔内形成第二半导体图案的步骤之后，且在所述像素开口内形成光处理图案的步骤之前，还包括：
    在所述容纳孔内且位于所述第二半导体图案远离所述基底一侧形成 欧姆接触图案；
    在所述像素开口内形成光处理图案的步骤之后还包括：
    对所述光处理图案的部分区域进行刻蚀处理，以形成连通至所述欧姆接触图案的第二连接孔；
    形成第一电极和形成多个第二电极的步骤包括：
    通过一次图案化工艺在所述第二挡光层远离所述基底的一侧形成所述第一电极和多个所述第二电极，所述第一电极通过所述第一连接孔与所述第一半导体层相接触，所述第二电极通过所述第二连接孔与对应的所述第二半导体图案相接触。
  17. 一种显示装置，其中，包括：
    驱动背板，包括多个连接焊盘，所述多个连接焊盘包括多个第一焊盘和多个第二焊盘；
    多个发光二极管芯片，所述发光二极管芯片采用上述权利要求1-11中任一所述发光二极管芯片，所述发光二极管芯片中的每个第一电极与一个第一焊盘电连接，所述发光二极管芯片中的每个第二电极与一个第二焊盘电连接。
  18. 根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述第一电极和所述第二电极位于所述第二挡光层远离驱动背板的一侧；
    所述第一电极通过第一导电引线与对应的所述第一焊盘相连；
    所述第二电极通过第二导电引线与对应的所述第二焊盘相连。
  19. 根据权利要求16所述的显示装置，其特征在于，还包括：
    第三挡光层，位于任意相邻的两个所述发光二极管芯片之间；
    封装层，位于所述第三挡光层和所述发光二极管芯片远离驱动背板 的一侧。
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