[发明专利]一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件及其制造方法。包括设置于透明下基板表面的反射层、下驱动电极，设置于透明上基板表面的扩散层、上驱动电极，设置于上、下驱动电极之间的蓝光μLED晶粒和波长下转换发光层，以及控制模块和彩色滤光膜；上、下驱动电极和所述蓝光μLED晶粒无电学接触，控制模块与上、下驱动电极电学连接，所述控制模块提供交变驱动信号控制μLED晶粒激发出第一光源，经波长下转换发光层转化为第二光源，第一、第二光源经反射层和扩散层后，经彩色滤光膜实现全彩化μLED微显示。本发明可有效地避免全彩μLED器件中三基色μLED芯片复杂制作工艺，及发光芯片与驱动芯片复杂Bonding和巨量转移工艺，缩短μLED显示制作周期，降低制作成本。

技术领域

本发明涉及集成半导体显示领域，特别涉及一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件及其制造方法。

背景技术

在平板显示技术领域中，微米级LED显示（简称μLED显示）是指将传统LED微缩化后形成微米级间距LED阵列以达到超高密度像素分辨率。μLED显示具备自发光特性，相比OLED和LCD显示，μLED显示具备低功耗、高亮度、超高清晰度、高色彩饱和度、更快的响应速度、更长的使用寿命和更高的工作效率等；此外，μLED显示是唯一能够具备驱动、发光、及信号传输为一体的高发光效率低功耗器件，并实现超大规模集成发光单元的显示器件，由于高密度、小尺寸、超多像素的特点，μLED显示将成为以高真实度，互动和个性化显示为主要特点的第三代显示技术的引领者。由于综合了LCD和LED两大技术特点，产品性能远高于目前的TFT-LCD和OLED，可广泛地应用于柔性显示、车载显示、透明显示、大面积显示、穿戴显示、AR/VR等领域。但是由于尺寸数量等问题，微米级 LED集成在键合、转移、驱动、色彩化等方面还存在着一系列技术难点。

目前，全彩化μLED显示一般通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）在GaN或GaAs基底上进行外延生长，在经多道工艺制备红绿蓝三基色μLED芯片，利用芯片转移和键合工艺经三基色μLED芯片与驱动芯片绑定在电路基板上形成全彩化三基色显示像素，这种技术需要通过精确对准和键合实现μLED芯片中的驱动电极和驱动模块的精准电学接触，需要拥有巨量的μLED晶粒拾取，放置和组装；在彩色化技术方面，还可以通过色彩转换法、光学棱镜合成法以及通过控制LED结构和尺寸发射不同波长光等方法实现。其中蓝光LED+红绿量子点的色彩转换是目前实现全彩色μLED显示的主流技术路线，现有技术工艺中，利用量子点技术实现Micro-LED全彩化显示是常见的一种工艺优化手段，而且目前工艺技术和制备方案也比较多。中国专利CN106356386A、CN108257949A、CN109256455A在蓝色μLED芯片填充红色量子点和绿色量子点单元实现了全彩化显示，但是蓝色μLED芯片需要制作阴极和阳极，量子点也需要图形化，同时μLED芯片经巨量转移后，与驱动电极芯片Bonding，电极接触后才能驱动蓝色μLED芯片发光，从而实现全彩化显示，导致μLED器件制作周期加长，制作成本成本高。

综上，本发明提出一种无电学接触的全彩化μLED微显示，该器件中的上、下驱动电极与μLED晶粒中p型半导体层和n型半导体层没有电学接触，控制模块分别与上驱动电极、下驱动电极电学连接，为上驱动电极、下驱动电极提供交变驱动信号，并在上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，在交变驱动电场控制μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，第一光源激发波长下转换发光层第二光源，第一光源和第二光源经所述反射层和所述扩散层后转换成均匀的第三光源，第三光源经彩色滤光膜变成红光、绿光、蓝光而实现全彩化μLED微显示。该发明能避免μLED发光器件中的三基色芯片复杂制作工艺、以及发光芯片与驱动芯片复杂键合（bonding）以及μLED芯片巨量转移工艺，有效地降低μLED器件的制作周期和制作成本，有望大大提高全彩化μLED显示的市场竞争力。

发明内容