LED显示设备及其制造方法与流程

本发明涉及显示器技术领域，尤其涉及一种led显示设备及其制造方法。

背景技术：

led(lightemittingdiode，发光二极管)属于半导体二极管的一种，主要是由pn结组成，具有单向导电性，是一种依靠半导体pn结的单向导电性发光的光电元件，其发光原理为：向led加正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到p区的电子，在pn结附近数微米内分别与n区的电子和p区的空穴复合，电子和空穴消失的同时产生光子，即产生了自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态(带隙)不同。电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，电子和空穴复合的能量越大，产生的光子的能量就越大。光子的能量反过来与光的颜色对应，由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。led是一种固态的半导体器件，其能够实现led发光及显示。

由于led显示具有体积小、亮度高、耗电量低、发热少、使用寿命长和环保等优点，并且具有丰富多彩的颜色种类，因而受到了消费者的青睐，可以用在体育场馆、银行、证劵、商场等户外场所的广告宣传，也可以作为背光源在手机、电视机等需要背光显示的电子产品中发挥不可或缺的作用。目前led显示在世界范围上得到了广泛使用。led的发展前景极为广阔，在显示性能方面正在朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性、可靠性及全色化方向发展。

现有的led显示设备的像素结构有多种方案，其中一种是将单颗粒led封装后，通过绑定的方法将其封装在线路板上形成显示阵列小模块，然后将多个模块拼接形成一定尺寸的led显示屏，led的驱动是通过线路板背面的驱动芯片驱动，led的电极与线路板上的金属化的通孔背面的驱动芯片电气互连；受线路板制程技术的精度和led灯珠尺寸的限制，这种方案只能使用在低分辨率的显示器，单颗像素尺寸在1.2mm以上，而且若要将几百万颗led灯珠绑定在线路板上其成本也非常高。

第二种方案是将led裸芯片直接绑定在线路板上，然后通过线路板上的金属化的通孔与驱动芯片电气互连，形成显示阵列小模块，然后将多个模块拼接形成需要尺寸的led显示屏，这种技术也可称为cob(chiponboard，板上芯片封装)技术，led的驱动是通过线路板背面的驱动芯片驱动，这种方案的显示器分辨率较上一种方案高。单颗像素尺寸在0.8mm以上，但是与上一种方案存在类似的问题,分辨率较低，而且若将几百万颗led灯珠绑定在线路板上其成本也非常高。

还有一种方案是microled(微led)即led微缩化和矩阵化技术，具体而言，microled指的是在一个显示面板上集成高密度微小尺寸的led芯片阵列，其中每一个led芯片可定址并单独驱动点亮，并且相邻两个led芯片的像素点距离可以从毫米级降低至微米级，可以提高显示效果，同时，microled还具有节能高效、解析度高、体积小以及薄型化等优点。

microled是先在大尺寸玻璃基板上通过大面积半导体制程形成驱动基板，所述驱动基板包括显示区域与外围电路，其中，显示区域是由具有电流驱动的像素组成的阵列。一般来说，驱动基板制程是通过大面积的多晶硅或者氧化物薄膜开关器件实现。在形成驱动基板后，通过精确定位绑定机器将例如几百万颗led芯片绑定在驱动基板上，并且使led芯片的电极在垂直方向上与驱动基板上的驱动电路器件的电极形成电气互连。

通常microled需要在一片显示面板的尺寸范围内嵌入数百万颗led，但是，因为led的外延结构通常需要在衬底(如蓝宝石衬底)上生长完成再剥离衬底后转移至驱动基板上，尤其是对于以红(r)、绿(g)、蓝(b)三基色实现彩色显示的显示面板而言，用于形成这三种颜色的led所用的材料不同，不同材料制作的led需要单独制作，其需要首先在不同的衬底上形成不同的外延结构，再分别转移至驱动基板上，因而需要分次转移到驱动基板上与红绿蓝亚像素单元对应的位置，使得led制作和转移工艺的难度增大，阻碍了量产效率的提高。综上所述，对于将led转移并绑定到驱动基板上以及电气连接的方法仍需要改进。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种led显示设备及其制造方法，可以改进现有的led显示设备制造工艺中复杂的对位和绑定工艺，所形成的led显示设备中led与薄膜晶体管的电气连接工艺较为简单，并可以增强所述电气连接的可靠性。

一方面，本发明提供了一种led显示设备，包括显示基底和以复数设置在所述显示基底上的显示单元，每个所述显示单元包括一个或多个子像素，每个所述子像素包括驱动区域和非驱动区域，其特征在于，在所述子像素的驱动区域设置有薄膜晶体管，在所述子像素的非驱动区域设置有凹槽，所述凹槽内设置有led，所述led包括一第一接触电极，所述薄膜晶体管与所述led的第一接触电极连接。

可选的，所述led背离所述凹槽底面的表面与所述凹槽开口处的平面齐平，所述凹槽的深度范围是20～150微米。

可选的，所述led显示设备还包括第一平坦化层和在所述第一平坦化层上形成的第一电极，所述第一平坦化层覆盖所述薄膜晶体管、所述凹槽以及所述led，所述第一电极通过设置于所述第一平坦化层中的第一接触孔与所述薄膜晶体管接触，所述第一电极还通过形成于所述第一平坦化层中的第二接触孔与所述led的第一接触电极接触。

在本发明的一种实施方式中，所述led还具有第二接触电极和衬底层，并且所述第一接触电极和第二接触电极位于所述衬底层的同侧。

可选的，所述led显示设备还包括第二平坦化层和在所述第二平坦化层上形成的第二电极，所述第二平坦化层覆盖所述第一平坦化层以及所述第一电极，所述第二电极通过设置于所述第二平坦化层和第一平坦化层中的第三接触孔与所述led的第二接触电极连接。

在本发明的又一种实施方式中，所述led还具有第二接触电极和衬底层，并且所述第一接触电极和第二接触电极位于所述衬底层的两侧。

可选的，还设置有覆盖层以及第二电极，所述覆盖层覆盖所述凹槽的内表面以及薄膜晶体管，所述第二电极设置在所述凹槽的底面的覆盖层表面，并且所述第二电极与所述led的第二接触电极接触。

另一方面，本发明还提供一种led显示设备的制造方法，用于制造上述led显示设备，所述方法包括：

提供一显示基底，所述显示基底上的每个子像素范围内分布有驱动区域和非驱动区域；

在所述驱动区域形成薄膜晶体管，并且在所述非驱动区域形成凹槽；

在所述凹槽中设置led；

形成第一平坦化层，所述第一平坦化层覆盖所述薄膜晶体管、所述凹槽以及所述led；以及

在所述第一平坦化层上形成第一电极，所述第一电极通过形成于所述第一平坦化层中的第一接触孔与所述薄膜晶体管连接，所述第一电极还通过形成于所述第一平坦化层中的第二接触孔与所述led的第一接触电极接触。

在本发明的一种实施方式中，所述led还具有第二接触电极以及衬底层，并且所述第一接触电极和第二接触电极位于所述衬底层的同侧；所述led显示设备还形成第二平坦化层，所述第二平坦化层覆盖所述第一平坦化层以及所述第一电极，并且在所述第二平坦化层上形成第二电极，所述第二电极通过形成于所述第二平坦化层和第一平坦化层中的第三接触孔与所述第二接触电极接触。

在本发明的又一种实施方式中，所述led还具有第二接触电极以及衬底层，并且所述第一接触电极和第二接触电极位于所述衬底层的两侧；在所述凹槽中设置led之前，还包括形成覆盖层以及第二电极，所述覆盖层覆盖所述凹槽的内表面以及薄膜晶体管，所述第二电极设置在所述凹槽的底面的覆盖层表面，并且所述第二电极与所述led的第二接触电极接触。

与现有技术相比，本发明所提供的led显示设备，led设置在显示基底上设置或形成的凹槽中，在将led转移到凹槽中时，不需要复杂的对位和绑定工艺，可以提高转移效率；进一步的，led背离所述凹槽的表面与凹槽开口处的平面齐平，有利于led与薄膜晶体管在同一平面或距离相近的平面形成电气互连，并且可以增强电气互连的可靠性；另一方面，本发明还提供了上述led显示设备的制造方法，其中led显示设备的像素驱动器件例如薄膜晶体管与led之间是通过半导体制程形成电气互连，可以增强电气互连的均匀性和可靠性，并且可以提高生产效率以及降低生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例一的led显示设备的部分显示单元的平面示意图。

图2是本发明实施例二的led显示设备的子像素在图1中xx'方向的剖面示意图。

图3是本发明实施例二的第一类led的结构示意图。

图4是本发明实施例三的第二类led的结构示意图。

图5是本发明实施例三的led显示设备的子像素在图1中xx'方向的剖面示意图。

图6是本发明实施例四的led显示设备的制造方法的流程示意图。

附图标记说明：

100-led显示设备；110-显示单元；11-像素驱动电路；101、301-显示基底；111、311-子像素；10-led；20-第一类led；200、311-衬底层；201-led缓冲层；202-n型半导体层；203-量子阱层；204-p型半导体层；30-第二类led；312-金属键合层；313-金属反射镜层；314-接触层；315-外延层；105、306-第一平坦化层；1-第一接触孔；2-第二接触孔；3-第三接触孔；210、310-第一接触电极；106、306-第一电极；107-第二平坦化层；108、308-第二电极；220、320-第二接触电极；150、350-凹槽；102、302-缓冲层；120、320-有源层；130、330-栅电极；140a、340a-源电极；140b、340b-漏电极；103、303-栅极绝缘层；104-层间绝缘层；109、309-堤层；305-覆盖层。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的led显示设备及其制造方法作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在说明书和权利要求书中的术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本发明实施例能够不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。图中本发明的实施例的构件若与其他图标中的构件相同，虽然在所有图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使图标的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同的构件的标号标于每一图中。

实施例一

图1是本实施例的led显示设备100的部分显示单元110的平面示意图。如图1所示，本实施例中led显示设备100包括显示基底101和以复数设置在显示基底101上的显示单元110。每个显示单元110包括三个子像素111，每个子像素111内包括驱动区域和非驱动区域，其中，在子像素111的非驱动区域设置有一个led10，而在驱动区域，设置或形成有用来驱动led10的像素驱动电路11。

本实施例中所述的显示单元110，指的是在led显示设备100上设置的最小的用来显示图像的重复单位，当然，本领域技术人员应当理解，在一台led显示设备100中也可以设置一种或者多种用来显示图像的重复单位即显示单元110，显示单元110之间的间距例如小于100微米，所述间距与制造设备的精度以及led显示设备100的分辨率有关。另外，本领域技术人员还应当理解，在同一显示单元110内，可以包括一个或多个子像素111，例如在单色led显示设备中，一个显示单元110可以仅包含一个像素(等同于子像素111)，而在多色或彩色led显示设备中，一个显示单元110内可以包括多个子像素111，所述多个子像素111可以分别用来使led显示设备呈现出例如三基色——红色(r)、绿色(g)、蓝色(b)或其他颜色的光，而在同一显示单元110内的多个子像素111，虽然在图1中示意为相同的形状并且规则排布，但是，本领域技术人员应当理解，本发明led显示设备100的诸多个子像素111的形状和排列方式也可以不同。

本实施例中，led显示设备100的多个显示单元110在显示基底101上为互相平行并且均匀分布的多行和多列分布，在其他实施例中，多个显示单元110还可以以其他的规律性或非规律性排布在显示基底101上，且形成的也可以是互相不平行的行列。

本实施例中led显示设备100还包括被构造为将信号施加到显示单元110内的多个子像素111的驱动器(未示出)，驱动器通过例如扫描驱动器和数据驱动器与每个子像素单元111用来驱动led10的像素驱动电路11连接。其中，扫描驱动器被构造为扫描信号施加到与显示单元110中的子像素111连接的扫描线(或称栅线，如图1中g1、g2、g3、g4...)，数据驱动器被构造为将数据信号施加到与显示单元110中的子像素111连接的数据线(如图1中d1、d2、d3、d4、...)。驱动器可位于led显示设备的非显示区域，驱动器可以以集成电路芯片的形式设置或形成并可直接安装在其上设置或形成有显示单元110的显示基底101中、可安装在柔性印刷电路膜上、可以以带载封装件(tcp)的形式附着到显示基底101、或者可直接设置在或形成在显示基底101上。如图1所示，驱动器可以以扫描的方式单独定址控制每一个子像素111内的led10，向对应设置在不同显示单元110内的led10输入驱动电流，使得led10发光，当设置于不同的子像素111内的led10以各自独立或者依靠彩色滤光片(或色转换层)发出rgb三基色的光，通过驱动器控制显示设备则可以实现彩色显示，但所述彩色显示的过程并不局限于此，例如也可以通过驱动电流的不同使得led10的发光颜色不同。

本实施例中的像素驱动电路11，设置或形成于每一个子像素111区域的显示基底101内并与同一子像素111内的led10连接，用于独立或与led显示设备100的其他设置信号共同控制子像素111内的led10的发光，像素驱动电路11中至少包括一个例如薄膜晶体管(tft)的有源部件，在本发明另一实施例中，像素驱动电路11可以包括例如两个薄膜晶体管和一个电容(2t1c结构)，以便更好的控制子像素111内的led发光的关断以及亮度保持等特性，但本发明不限于此。

其中，本实施例中显示基底101指的是用于在其上制作形成显示单元110的衬底，显示基底101可以是柔性(flexible)基板或是刚性(rigid)基板，另外，也可以是透明的塑料(plastic)基板或是玻璃基板等等。例如，显示基底101可包括主要成分是氧化硅的透明玻璃材料，或者显示基底101为柔性基板例如为聚碳酸酯(polycarbonate，pc)基板、聚酯(polyester，pet)基板、环烯共聚物(cyclicolefincopolymer，coc)基板或金属络合物基材-环烯共聚物(metallocene-basedcyclicolefincopolymer，mcoc)基板，但显示基底101可以并不局限于所列出的类型。

在本实施例中，led显示设备100可以是朝向显示基底101向led显示设备100外部出光的底发射型。在底发射型显示设备中，显示基底101包括透明材料或者由透明材料形成。在另一实施例中，led显示设备100可以是沿与显示基底101远离的方向出光的顶发射型，在顶发射型显示设备中，显示基底101由不由透明材料形成，可包括诸如金属的非透明材料。

实施例二

图2为实施例二的led显示设备100的子像素111在图1中xx'方向的剖面示意图。本实施例结合图1和图2对led显示设备100的任意一个显示单元110内的一个子像素111进行描述。本领域技术人员应当理解，在同一显示单元110内，可以设置或形成一个或多个相同或类似的子像素111，通过在显示基底101上形成或设置复数相同或类似的显示单元110，以及设置驱动器以驱动所述显示单元110，最终可以形成led显示设备100。根据下面对一个子像素111的描述，关于本发明的led显示设备100将更加清楚。

如图2所示，在子像素111范围内，包括显示基底101、位于显示基底101上驱动区域的薄膜晶体管，并且，在子像素111范围内未设置或未形成有薄膜晶体管的非驱动区域，设置或形成有凹槽150，所述凹槽150贯穿显示基底101上形成的多层，本实施例中凹槽150的底部位于显示基底101中，第一类led20设置于凹槽150内，第一类led20的第一接触电极210与第一电极106接触，第一类led20的第二接触电极220与第二电极108接触。子像素111还包括位于薄膜晶体管上的第一平坦化层105、位于第一平坦化层105上通过第一接触孔1与薄膜晶体管连接并且通过第二接触孔2与第一接触电极210接触的第一电极106、位于第一电极106和第一平坦化层105上方的第二平坦化层107以及位于第二平坦化层105上通过第三接触孔3与第二接触电极220接触的第二电极108。

缓冲层102可设置在或形成在显示基底101上。缓冲层102可在显示基底101的上部处提供平坦的表面，并可阻挡穿过显示基底101的外来物质或湿气渗透。在某些实施例中，缓冲层102可包括诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧化钛或氮化钛的无机材料和/或诸如聚酰亚胺、聚酯或亚克力的有机材料，并可包括上述多种材料的堆叠体或者可利用上述多种材料的堆叠体形成。

薄膜晶体管可包括有源层120、栅电极130、源电极140a和漏电极140b。

下文中，将描述其中有源层120、栅电极130、源电极140a和漏电极140b顺序的设置或形成的作为顶栅极型的薄膜晶体管。然而，本发明不限于此，也可采用诸如底栅极型的各种类型的薄膜晶体管。

有源层120可包括半导体材料，例如非晶硅或多晶硅，然而，本发明不限于此，有源层120可包括各种材料，在某些实施例中，有源层可包括有机半导体材料等。

在某些实施例中，有源层可包括氧化物半导体材料，例如，有源层可包括从诸如锌、铟、镓、锡、镉和锗的12族金属元素、13族金属元素和14族金属元素及其组合中选择的材料的氧化物。

栅极绝缘层103可设置在或形成在有源层120上。栅极绝缘层103使栅电极130与有源层120绝缘。栅极绝缘层103可以是包括诸如氧化硅和/或氮化硅的无极材料的单层或者多层。

栅电极130可设置在或形成在栅极绝缘层103上。栅电极130可连接到显示单元110的栅极线(未示出)，其中，经由所述栅极线向薄膜晶体管tft施加导通/截止信号。

栅电极130可包括相对低电阻的金属材料。考虑到相邻层的粘附、将要堆叠的层的表面平坦度和可加工型等，栅电极130可设置为或形成为包括例如铝、铂、钯、银、镁、金、镍、钕、铱、铬、锂、钙、钼、钛、钨和铜中的至少一种的单层或多层。

层间绝缘层104可设置在或形成在栅电极130上。层间绝缘层104使源电极140a和漏电极140b中的每个与栅电极130绝缘。层间绝缘层104可设置为或形成为包括无机材料的单层或多层。在优选实施例中，例如，无机材料可以是金属氧化物或金属氮化物。在其他实施例中，无机材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铪或氧化锆等。

源电极140a和漏电极140b可设置在或形成在层间绝缘层104上。源电极140a和漏电极140b可设置为或形成为包括铝、铂、钯、银、镁、金、镍、钕、铱、铬、锂、钙、钼、钛、钨和铜中的至少一种的单层或多层。源电极140a和漏电极140b分别电气连接到有源层120的源区和漏区。

需要说明的是，在同一子像素111内，可以形成不止一个薄膜晶体管，也可以经由例如上述功能层的交叠在子像素111的驱动区域形成一个或多个电容，多个薄膜晶体管和电容可以依一定的功能设计连接并且组成在子像素111区域的像素驱动电路11，后续通过与第一类led20的电极连接从而实现对第一类led20的有源控制，但本发明不限于此。

第一类led20设置于子像素111内的非驱动区域，尤其是指不设置或不形成薄膜晶体管的区域，本实施例中，第一类led20设置于子像素111范围内的非驱动区域设置或形成的凹槽150内。优选实施例中，在同一子像素111内，设置或形成一个凹槽150，凹槽150内设置一个第一类led20。

凹槽150可以在形成源电极140a和漏电极140b之后通过蚀刻工艺形成，凹槽150的形状可以依照第一类led20的尺寸以及放置第一类led20的便利性等方面考量以调整蚀刻条件。凹槽150也可以在形成平坦化层105之后再刻蚀形成。

本实施例中，凹槽150的深度与第一类led20的高度相接近，本实施例中第一类led20的厚度范围是10～140微米(μm)，凹槽150的深度范围是20～150微米。本实施例中，凹槽150在平行于显示基底101的方向上的截面为矩形，凹槽150在垂直于显示基底101的方向上的截面也为矩形，即凹槽150形似一方阱。本实施例中，凹槽150的深度为100微米，长度为100微米，宽度为40微米，凹槽150贯穿层间绝缘层104、栅极绝缘层103、缓冲层102以及显示基底101的一部分，凹槽150的底部位于显示基底101内。

本实施例中第一类led20为横向(lateral)结构，图3所示为本实施例中第一类led20的结构示意图。如图3所示，本实施例中第一类led20包括衬底层200以及在衬底层200上依次形成的led缓冲层201、n型半导体层202、量子阱层203和p型半导体层204。本实施例中，第一类led20上还形成有第一接触电极210和第二接触电极220，其中，第一接触电极210设置或形成在p型半导体层204表面，而第二接触电极220设置或形成在n型半导体层202表面。第一接触电极210和第二接触电极220位于衬底层200的同一侧，且可包括一个或更多个层，并可使用包括金属、导电氧化物和导电聚合物的各种导电材料形成。在以衬底层200的方位作为下方时，第一接触电极210高于第二接触电极220，但本发明不限于此。

其中，衬底层200通常为蓝宝石、硅或者碳化硅材料，可采用例如金属有机物化学气相沉积(mocvd)的方式在衬底层200上形成所述第一类led20的多层结构，本发明对第一类led20的制作过程不做限定，第一类led20可以利用现用工艺形成。

第一类led20可以发射具有紫外线波长的光或者具有红(r)、绿(g)、蓝(b)颜色的光，并可通过利用荧光材料、混合有色光来实现白光。第一类led20可以是微led，在此，微led可表示大约1微米至大约100微米尺寸的led，但本实施例不局限于此，本实施例中第一类led20也可以是尺寸比微led的尺寸大或小的led。需要说明的是，当设置于凹槽150中的第一类led20尺寸较小，以至于其垂直于衬底层200方向上的高度小于在显示基底101上设置或形成的层间绝缘层104、栅极绝缘层103、缓冲层102的一层或多层的厚度时，那么在设置或形成凹槽150时，凹槽150的底面也可以位于显示基底101上方且位于层间绝缘层104、栅极绝缘层103、缓冲层102或第一平坦化层105中的其中一层表面或内部。

本实施例中，为了增加后续在对像素驱动电路11与第一类led20形成电极互连时，提高电极接触的面积和降低电极互连的复杂性，第一类led20的第一接触电极210和第二接触电极220在平行于衬底层200的方向上可以为长条形，并且，为了避免由于第一类led20的边缘锐利导致电极互连的金属薄膜断裂以及避免第一类led20放置在凹槽150中时凹槽150下方形成空腔，本实施例中第一类led20垂直于衬底层200方向的截面为梯形，如图3所示，所述梯形的侧边与上边的夹角ɑ为钝角，ɑ的角度范围例如为120～160度。在另外的实施例中，led10垂直于衬底层200的截面也可以是长方形，在平行于衬底层200的截面方向，第一类led20也可以是圆形、椭圆形等形状，第一接触电极210和第二接触电极220在平行于衬底层200的方向上也可以是圆形、菱形等，但本发明中第一类led20的形状和尺寸并不局限于上述特征。

将第一类led20转移绑定到凹槽150可包括如下的步骤：首先将第一类led20以例如激光剥离的方式从衬底层200剥离；然后在不包括第一接触电极210和第二接触电极220的一个或多个表面涂上粘结剂(未示出)；接着将第一类led20吸附在一转移设备(未示出)上，转移设备上可设计具有与led显示设备100上分布的凹槽150一一对应排布的吸附部件，以便一次可以将多个相邻位置的第一类led20转移到凹槽150中；接着通过转移设备将第一类led20转移凹槽150内，第一类led20表面的粘结剂与凹槽150的底部和/或侧壁接触，经过固化后将第一类led20绑定在凹槽150内。优选实施例中，第一类led20绑定到凹槽150中后，凹槽150被第一类led20以及粘结剂填满。

本实施例中，第一类led20被绑定到凹槽150中后，第一类led20与显示基底101背离的表面具体例如第一接触电极210的表面，与源电极140a和漏电极140b的表面基本齐平，在一优选实施例中，二者的高度差小于5微米。

需要说明的是，本实施例中第一接触电极210和第二接触电极220在第一类led20转移到凹槽150之前就已形成，在本发明的其他一个或多个实施例中，第一接触电极210和第二接触电极220也可以在第一类led20被固定在凹槽150后再形成，这样做的优点是，一方面，在绑定于凹槽150中的第一类led20上例如以光罩工艺形成第一接触电极210和第二接触电极220时，光罩工艺过程中对第一接触电极210和第二接触电极220进行光罩对位工艺可以参照在显示基底101上以及在形成薄膜晶体管过程中各层上设置的对位标记，如此一来，后续在第一电极106、第二电极108、第一接触电极210和第二接触电极220以及薄膜晶体管进行电极互连时，可以降低由于将第一类led20转移和绑定在凹槽150时形成的操作误差，因而可以提高工艺精度；另一方面，第一类led20的第一接触电极210和第二接触电极220还可以与源电极140a和漏电极140b在同一工序形成，通过例如湿法刻蚀在形成源电极140a、漏电极140b、第一接触电极210和第二接触电极220的同时，保留第一接触电极210与漏电极140b连通，则可以实现p型电极互连。需要注意的是，在这种方案中，为了确保凹槽150外的漏电极140b与凹槽150内第一类led20的第一接触电极210电气连接，凹槽150与第一类led20之间的缝隙应尽可能小并且优选已被有效填充，另外可以通过增加凹槽150上边缘处的金属层厚度以避免第一接触电极210和漏电极140b之间的电气连接中断。

第一平坦化层105可设置在或形成在薄膜晶体管以及凹槽150内的第一类led20上。第一平坦化层105可设置为或形成为覆盖薄膜晶体管和第一类led20以及凹槽150，从而解决了由于薄膜晶体管、凹槽150和第一类led20导致的水平差(台阶差)，第一平坦化层105还可以填充凹槽150与第一类led20之间可能存在的间隙。第一平坦化层105可设置为或形成为包括有机材料的单层或多层。有机材料可包括诸如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或聚苯乙烯(ps)的通用聚合物、具有酚基的聚合物衍生物、丙烯酸类聚合物、酰亚胺类聚合物、芳醚类聚合物、酰胺类聚合物、氟类聚合物、对二甲苯类聚合物、乙烯醇类聚合物或者它们的混合物等，可选择地，第一平坦化层105可通过无机绝缘层和有机绝缘层的复合的堆叠体设置或形成。

第一电极106形成在第一平坦化层105上，并且第一电极106可电气连接到薄膜晶体管，并且与第一接触电极210接触。本实施例中，第一电极106可通过限定在或形成在第一平坦化层105中的第一接触孔1与漏电极140b接触，并且第一电极106可通过限定在或形成在第一平坦化层105中的第二接触孔2与第一接触电极210接触，即实现了薄膜晶体管与第一接触电极210的电性连接。第一电极106可具有各种平面形状。优选方案中，第一电极106可通过被图案化成离散的岛状形状而设置或形成。

第二平坦化层107形成在第一平坦化层105和第一电极106之上，并且设置或形成使得第二平坦化层107覆盖第一电极106，第二平坦化层107与第一平坦化层105可利用相同的沉积方法以及材料形成，但本发明并不限于此。

第二电极108位于第二平坦化层107之上，第二电极108可电气连接到第一类led20的第二接触电极220，本实施例中，第二电极108可通过限定在或形成在第二平坦化层107和第一平坦化层105、不与第一接触孔1以及第二接触孔2重叠的第三接触孔3与第二接触电极220接触。

需要说明的是，在本发明的其他一个或多个实施例中，第一接触电极210和第二接触电极220可以与薄膜晶体管中的源电极140a、漏电极140b在同一工序形成，并且在同时形成第一接触电极210和漏电极140b并且使二者物理连接(即实现电气连接)的情况下，则不需要制作本实施例中涉及的第一平坦化层105、第一接触孔1、第二接触孔2和第一电极106，而只需形成上述第二平坦化层107、第三接触孔3和第二电极108，以便第二接触电极220与第二电极108接触。

限定子像素111的堤层109可设置或形成在第二平坦化层107上，堤层109可限定其中容纳有薄膜晶体管和凹槽150的子像素111范围。堤层109可包括例如由其侧壁限定或形成子像素111范围的一层或多层组成。其总高度可根据第一类led20的视场角(angleoffield)来确定。子像素111的具体尺寸可根据led显示设备100的分辨率和像素密度等来确定，像素区的形状可以是如图1所示的方形，也可具有诸如多边形、圆形、椭圆形、三角形等各种平面形状。第二电极108可设置或形成在堤层109上，第二电极108可设置或形成为沿与子像素111的数据线或扫描线平行的方向延伸，但本发明不限于此。在本发明的其他一个或多个实施例中，也可以在堤层109之前形成第二电极108，第二电极108也可以是覆盖整个显示基底100的上方来作为多个子像素111公用的共电极。

堤层109可包括吸收至少一部分光的材料、光反射材料或光散射材料，还可以包括对可见光(例如波长在380～750nm范围内的光)是半透明或不透明的绝缘材料。

例如，堤层109可包括诸如聚碳酸脂(pc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚醚砜、聚苯醚、聚酰胺、聚醚酰亚胺、甲基丙烯酸树脂或环聚烯烃系树脂的热塑性树脂，诸如环氧树脂、酚树脂、聚氨酯树脂、亚克力树脂、乙烯酯树脂、酰亚胺类树脂、聚氨酯类树脂、尿素树脂或三聚氰胺树脂的热固性树脂，或者诸如聚苯乙烯、聚丙烯腈或pc的有机绝缘材料，但不限于此。

作为另一示例，堤层109可包括诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽或氧化锌的无机氧化物或者无机氮化物的无机绝缘材料。但不局限于此。堤层109可包括如黑色矩阵材料的不透明材料。

黑色矩阵材料可包括有机树脂、包含玻璃膏和黑色颜料的树脂或膏，例如ni、al、mo或它们的合金的金属颗粒、金属氧化物颗粒(例如氧化铬)或者金属氮化物颗粒(例如氮化铬)等。在另一实施例中，堤层109可以是具有相对高的反射率的分布式布拉格反射器(dbr)或者包括金属的镜式反射器(mirrorreflector)。

本实施例中，一方面，通过将第一类led20设置于在led显示设备100的子像素111范围内的非驱动区域设置或形成的凹槽150中，不需要单独的将几百万颗led芯片进行复杂的绑定工艺，可以提高第一类led20的转移效率；另一方面，所述第一类led20与薄膜晶体管的电气连接是通过半导体制程实现,可以增强电气连接的均匀性和可靠性。

实施例三

本实施例主要描述在凹槽150内设置另外一类led例如垂直led的情况。图4是实施例三的第二类led30的结构示意图。图5是实施例三的led显示设备100的子像素311在图1中xx'方向的剖面示意图。图5中部分与实施例一和二功能相同的部件采用了与图1和图2不同的编号。

如图4所示，本实施例中的第二类led30为垂直led，包括依次连接的第一接触电极310、衬底层311、金属键合层312、金属反射镜层313、接触层314、外延层315以及第二接触电极320。其中，第一接触电极310和第二接触电极320分别位于第二类led30中外延层311的两侧(也是衬底层311的两侧)。

第二类led30的制备工艺例如包括如下步骤：首先在例如蓝宝石衬底上生长外延层315；然后在外延层315上制作接触层314和金属反光镜层313，金属反光镜层313也可以以布拉格反射镜(dbr)结构部分或全部替代；接着采用电镀或基板键合(waferbonding)的方式制作导热性能良好的键合衬底即衬底层311，同时也作为gan基外延层306的新衬底；再通过激光剥离的方法使蓝宝石衬底和外延层315分离，并将外延层315转移到衬底层311上；之后再形成第一接触电极310和第二接触电极320，其中第一接触电极310与衬底层311连接，而第二接触电极320与外延层315连接，通常来说，将第一接触电极310作为p型电极，而将第二接触电极320作为n型电极。第一接触电极310和/或第二接触电极320可包括一个或多个层，并可使用包括金属、导电氧化物和导电聚合物的各种导电材料形成，第一接触电极310和/或第二接触电极320可以以圆形、椭圆形、长条形或者整个面覆盖的方式在led30对应的表面形成。

第二类led30的形成方法并不局限于上述方式，例如也可以利用蓝宝石衬底以外的衬底生长外延层315，例如可以以金属衬底(金属材质例如是cu、ni或者它们的合金等)、砷化镓或硅作为生长衬底，但本发明不限于此。

本实施例中第二类led30的外延层315可以包括一p-n二极管，具体包括第一半导体层、第二半导体层以及位于第一半导体层和第二半导体层之间的中间层。

第一半导体层可通过例如p型半导体层来实现。p型半导体层可包括具有化学式inxalyga1-x-yn(1≤x≤1，1≤x≤1，1≤x+y≤1)并掺杂有诸如mg、zn、ca、sr(锶)或ba(钡)的p型搀杂剂的半导体材料或者可使用该半导体材料形成，所述化学式inxalyga1-x-yn从例如gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan和alinn等中选择。

第二半导体层可通过例如n型半导体层来实现。n型半导体层可使用具有化学式inxalyga1-x-yn(1≤x≤1，1≤x≤1，1≤x+y≤1)并掺杂有诸如si、ge或sn的n型掺杂剂的半导体材料形成，所述化学式inxalyga1-x-yn从例如gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan和alinn等中选择。

然而，本发明不限于此，第一半导体层可包括n型半导体层，第二半导体层可包括p型半导体层。

中间层是电子和空穴再结合的区域，中间层可包括具有inxalyga1-x-yn(1≤x≤1，1≤x≤1，1≤x+y≤1)的半导体材料或者可利用该半导体材料形成，并且可以以单量子阱(sqw)结构或多量子阱(mqw)结构形成。所述多重量子阱使得发光波长可调、复合效率高、界面复合低，可选的，中间层可包括量子线结构或量子点结构。

图5是本实施例的led显示设备100的子像素311在图1中xx'方向的剖面示意图。

如图5所示，本实施例中，在显示基底301上设置或形成的以及凹槽350可以依照与实施例一和二相同或相似的方法进行，例如在显示基底301上设置或形成有缓冲层302、有源层320、栅极绝缘层303、栅电极330、层间绝缘层304、源电极340a和漏电极340b，并且通过例如湿法刻蚀，在子像素311内的非驱动区域设置或形成凹槽350，凹槽350的形状可以是与第二类led30形状相对应的各种形状，例如在垂直于显示基底301方向凹槽350的截面可以是方形或者倒梯形，而在平行于显示基底301方向凹槽350的截面可以是多边形、圆形等。本实施例中，第二类led30为长方体形状，而凹槽350为在子像素311内的非驱动区域设置或形成的倒金字塔形结构。薄膜晶体管在子像素311内用于驱动第二类led30，在一个子像素311内，可以设置或形成不只一个薄膜晶体管，也可以经由例如薄膜晶体管的各功能层之间的交叠在子像素111的驱动区域形成一个或多个电容，多个薄膜晶体管和电容可以依一定的功能设计连接并且组成在子像素311区域的像素驱动电路11，后续通过与第二类led30的电性连接从而实现对第二类led30的有源控制，但本发明不限于此。在其他实施例中，也可以利用不同于本实施例所述的方法形成薄膜晶体管和凹槽350。

本实施例中，在子像素311的范围内设置或形成一覆盖层305，所述覆盖层305覆盖薄膜晶体管尤其是源电极340a和漏电极340b，并且覆盖凹槽350的内表面，但并不充满凹槽350。覆盖层305使得显示基底301与led30绝缘，另一方面覆盖层305还可以修正凹槽350内表面的缺陷。覆盖层305的材料例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等材料，但本发明不局限于此。覆盖层305的厚度例如为0.1～10微米。

在凹槽350底面设置或形成有第二电极308，但第二电极308并不填满凹槽350。第二电极308可以延伸到凹槽350外部的公共电极线上作为本实施例led显示设备100的多个子像素公用的共电极。优选方案中，在薄膜晶体管上方尤其是漏电极340b上方，不设置或形成第二电极308。本实施例中，凹槽350底面设置或形成的第二电极308的厚度例如为0.1～1微米。

本实施例中，第二类led30的第一接触电极310与键合衬底311接触，而第二接触电极320与外延层315接触。在将第二类led30放置入凹槽350时，可将第二类led30吸附在一转移设备(未示出)上，转移设备上可设计具有与显示基底300上的凹槽350一一对应排布的吸附部件，以便一次可以将多个相邻位置的第二类led30转移到凹槽350中；在通过转移设备将第二类led30转移凹槽350时，将第二类led30的第二接触电极320面向凹槽350的底面放置，并通过例如压合或粘结的方式将第二类led30绑定在凹槽350内，例如可以在第二类led30的侧面附着粘结剂(未示出)以便凹槽150与第二类led30粘结，粘结剂经过固化后可将第二类led30绑定在凹槽350内，此时第二接触电极320与凹槽350底面的第二电极308相接触。

凹槽350的深度与第二类led30的高度相同或相近，例如，可设定凹槽350的深度减去覆盖层205的厚度并减去在凹槽350底面设置或形成的第二电极308的厚度之后与第二类led30的高度相当，如此一来，在将第二类led30绑定在凹槽350内时，第二类led30的上表面或第一接触电极310表面与漏电极340b的表面大致齐平，但本发明不限于此。

第一平坦化层306可设置或形成在薄膜晶体管、凹槽350以及凹槽350内的第二类led30上。第一平坦化层306可以弥补由于薄膜晶体管、凹槽350和led30导致的水平差(台阶差)，第一平坦化层306还可以用来填充凹槽350与第二类led30之间可能存在的间隙。

第一电极307可设置或形成在第一平坦化层306表面，并且第一电极307可电气连接到薄膜晶体管，并且与第一接触电极310接触。本实施例中，第一电极307可通过限定或形成在第一平坦化层306和覆盖层305中的第一接触孔1与漏电极340b接触，并且第一电极307可通过限定或形成在第一平坦化层306中的第二接触孔2与第一接触电极310接触，即实现了薄膜晶体管与第一接触电极310的电气连接。第一电极307可具有各种平面形状。优选方案中，第一电极307可通过被图案化成离散的岛状形状而设置或形成，在另一实施例中，第一电极307可覆盖子像素311范围内的几乎全部区域，但是对于不同的子像素311范围内的第一电极307优选是不相通的。

用于限定多个子像素311区域的堤层(banklayer)309可设置在或形成在子像素311的分界处，堤层309可限定其中容纳有薄膜晶体管和凹槽350的子像素311区域。堤层309可包括例如其侧壁限定或形成子像素311区域的一层或多层。其总高度可根据第二类led30的视场角(angleoffield)来确定。堤层309可包括吸收至少一部分光的材料、光反射材料或光散射材料，还可以包括对可见光(例如波长在380～750nm范围内的光)是半透明或不透明的绝缘材料。堤层309可包括诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽或氧化锌的无机氧化物或者无机氮化物的无机绝缘材料。堤层309还可包括如黑色矩阵材料的不透明材料。但本发明不局限于此。

需要说明的是，本实施例中由于第二接触电极320位于凹槽350底面并可延伸到凹槽350外部的公用电极上，因此在堤层上方可不设置或形成公共电极。

本实施例中，一方面，通过将第二类led30设置于在led显示设备100的子像素311范围内的非驱动区域设置或形成的凹槽350中，不需要复杂的对位和绑定工艺，可以提高第二类led30的转移效率；另一方面，所述第二类led30与薄膜晶体管的电气连接是通过半导体制程实现,可以增强电气连接的均匀性和可靠性。

实施例四

本实施例提供一种led显示设备100的制造方法，用于制造如实施例一至三所描述的led显示设备100。

图6为本实施例led显示设备100的制造方法的流程示意图。如图6所示，所述方法包括如下步骤：

首先，执行步骤s1，提供一显示基底，所述显示基底上的每个子像素范围内分布有驱动区域和非驱动区域。

具体的，本实施例中led显示设备100包括显示基底和以复数设置在所述显示基底上的显示单元，每个所述显示单元包括一个或多个子像素，所述子像素包括驱动区域和非驱动区域，所述显示基底上分布有驱动区域和非驱动区域，其中所述驱动区域可以用来设置或形成薄膜晶体管，所述非驱动区域可以用来形成led发光区。

其次，执行步骤s2，在所述驱动区域形成薄膜晶体管，并且在所述非驱动区域形成凹槽。

具体的，可以通过湿法蚀刻，在显示基底上蚀刻出凹槽，凹槽在垂直于显示基底方向的截面可以为长方形、梯形等形状，凹槽在平行于显示基底方向的截面可以为圆形、椭圆形、方形、菱形多边形等形状。凹槽的形状可以参照预设置的led的尺寸适当调整，以便后续将所述led设置于凹槽中。

再次，执行步骤s3，在所述凹槽中设置led。

所述led可以为实施例二中描述的第一类led30或者实施例三中描述的第二类led30，其中所述第一类led20的第一接触电极210和第二接触电极220位于衬底层200的同一侧，而所述第二类led30的第一接触电极310和第二接触电极320位于衬底层311的两侧。并且，在将所述led转移到所述凹槽后，所述led背离凹槽底面的表面与所述凹槽的开口处平面齐平。

对于上述第二类led，在将所述led转移到所述凹槽中之前，还包括在凹槽底面形成覆盖层和第二电极，所述覆盖层还覆盖所述凹槽的内表面以及薄膜晶体管，所述第二电极位于凹槽底面的覆盖层上并且可以延伸到所述凹槽外部，与led显示设备的共电极连接。在将所述第二类led设置于所述凹槽之后，所述第二类led的第二接触电极与所述凹槽底面的第二电极接触。

接着，执行步骤s4，形成第一平坦化层，所述第一平坦化层覆盖所述薄膜晶体管、所述凹槽以及所述led。

再接着，执行步骤s5，在所述第一平坦化层上形成第一电极，所述第一电极通过设置于所述第一平坦化层中的第一接触孔与所述薄膜晶体管接触，所述第一电极还通过形成于所述第一平坦化层中的第二接触孔与所述led的第一接触电极接触。

具体的，通过第一接触孔和第二接触孔，所述第一电极将所述led的第一接触电极与薄膜晶体管的漏电极相连。

对于上述第一类led，还包括形成第二平坦化层以及第二电极，所述第二电极与所述第一类led的第二接触电极连接，关于第二平坦化层和第二电极的设置可参照实施例二的描述，此处不再赘述。

通过上述描述可知，本实施例描述了一种led显示设备的制造方法，一方面，在led显示设备的子像素范围内的非驱动区域形成凹槽，并且将led设置于此凹槽中，可以提高led的转移效率；进一步的，led背离所述凹槽的表面与凹槽开口处的平面齐平，有利于led与薄膜晶体管在同一平面或距离接近的平面形成电气互连，并且可以增强电气互连的可靠性；另一方面，本发明所提供的led显示设备的制造方法中，led显示设备的像素驱动器件例如薄膜晶体管与led之间是通过半导体制程形成电气互连，可以增强电气互连的均匀性和可靠性。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同和相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于与实施例公开的结构相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见结构部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。