[发明专利]一种非电学接触、无外部载流子注入的μLED发光与显示器件

说明书

本发明涉及一种非电学接触、无外部载流子注入、无巨量转移的μLED发光与显示器件及其制备方法，包括一个以上的发光像素，每个发光像素自下至上依次包括像素下电极、下绝缘层、μLED晶粒、上绝缘层、以及像素上电极；其中上绝缘层与下绝缘层使得μLED晶粒与像素下电极、像素上电极之间无直接的电学接触，所述μLED晶粒由交变电场通过电磁耦合点亮。本发明中μLED晶粒与驱动电极无电学接触，因此可以简化μLED晶粒的结构，并且可以采用喷墨打印、丝网印刷、旋涂、刷涂、滚涂、化学自组装等方法设置μLED晶粒阵列，可避免巨量转移工艺以及μLED晶粒与驱动阵列的复杂键合工艺的使用，有效地缩短μLED器件的制作周期和降低制作成本，有望增强μLED的市场竞争力。

技术领域

本发明涉及显示发光器件设计领域，特别是一种非电学接触、无外部载流子注入、无巨量转移的μLED发光与显示器件及其制备方法。

背景技术

在平板显示技术领域中，μLED具备有诸多优势，最显著的是其具备低功耗、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，是一种变革型的新型显示技术，有望取代TFT液晶显示器在平板显示领域内几乎所有的应用。

当下μLED的生产工艺延续传统LED制作的方式，通过各类薄膜生长的方法在基本表面生长PN结，后将其切割为微米尺度的小型LED晶粒，通过各类机械工具将具有不同发光颜色的晶粒转移到电路基板上，且需要通过精确对准和键合实现μLED晶粒与驱动电极的精准电学接触，这个过程由于拥有巨量的μLED晶粒需要拾取、放置和键合，因此需要耗费大量的时间，效率低下。此外，传统μLED晶粒制作有N接触电极和P接触电极以便实现外部载流子的注入。然而该电极与μLED晶粒半导体层直接的接触电阻会增大器件的阈值电压且在工作过程中产生焦耳热。为了解决以上问题，提升μLED产业效率，开发、设计新型的μLED成为迫切的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种非电学接触、无外部载流子注入、无巨量转移的μLED发光与显示器件及其制备方法，能够避免巨量转移工艺以及μLED晶粒与驱动阵列的复杂键合工艺的使用，有效地缩短μLED器件的制作周期和降低制作成本，有望增强μLED的市场竞争力。

本发明采用以下方案实现：一种非电学接触、无外部载流子注入、无巨量转移的μLED发光与显示器件，包括一个以上的发光像素，每个发光像素自下至上依次包括像素下电极、下绝缘层、μLED晶粒、上绝缘层、以及像素上电极；其中上绝缘层与下绝缘层使得μLED晶粒与像素下电极、像素上电极之间无直接的电学接触，所述μLED晶粒由交变电场通过电磁耦合点亮。其中交变电场的强度和极性随时间变化。其中，像素下电极与像素上电极包括其附属的连线和驱动模块。

像素电极与μLED晶粒之间无直接的电学接触，交变电场通过电磁耦合驱动μLED内部电子-空穴对的周期性震荡，形成辐射复合发光。

进一步地，所述μLED晶粒包括P型半导体层、发光层（多量子阱）以及N型半导体层，所述P型半导体层、发光层及N型半导体层堆垛形成在电场作用下能够发光的半导体结。

进一步地，所述μLED晶粒中的半导体结包括但不限于单一PN结、单一异质结、包括多个PN结的复合PN结、或者包括PN结与异质结的组合半导体结。

进一步地，所述半导体结位于μLED晶粒的表面或者内部。

进一步地，所述 P型半导体层的厚度为1nm-2.0μm，所述发光层的厚度为1nm-1.0μm，所述N型半导体层的厚度为1nm-2.5μm。

进一步地，所述μLED晶粒的尺寸在1 nm至 1000μm之间，厚度在1 nm至100μm之间。

进一步地，所述μLED晶粒通过选择不同的半导体材料发出不同颜色的光，包括红外光或紫外光。