一种LED全彩显示阵列结构及制备方法与流程

本发明属于光电器件技术领域，具体涉及一种led全彩显示阵列结构及制备方法。

背景技术

随着led芯片制造、集成封装、显示控制和工艺技术的不断进步，高清led显示产品将引领led显示的发展潮流。led小间距显示(mini-led)及微小间距显示(micro-led)以其亮度高、整体无拼缝、寿命长、色域广、响应时间短、大视角等优势将广泛用于led-tv、可穿戴电子、vr、ar等领域，未来将有望成为lcd和oled有力的竞争对手，迎来爆发式增长。

如何进一步缩小led全彩显示屏像素点间距，进一步提高led全彩显示屏ppi，是mini-led和micro-led面临的难题。目前常用的技术是在pcb板上按列依次固晶红、绿、蓝三种芯片，排成阵列，三个不同颜色的芯片组成一个像素点，通过打金线将芯片的p电极相连形成行控制线电极，将芯片的n电极相连形成列数据线电极，它们均与pcb板上的电路相连，采用逐行扫描驱动方式。

若在一个500um以下的像素点上要摆放红、绿、蓝三颗芯片，芯片的尺寸要小于100um，同时还要留有一定的布线空间。红、绿、蓝芯片要分别经过高精度固晶机摆放到像素点上相应的位置，对设备精度和工艺要求非常高，几乎不可能实现。制备小于100um的芯片，难点在于晶片的切割以及分选，切割精度误差大于5um，芯片越小成品率越低。制备出小于100um的分立小芯片非常困难。

在micro-led领域(像素点距100um以下)，目前采用巨量转移技术，将wafer上未切割的芯片通过特殊设备批量转移到显示面板上，红、绿、蓝依次分别转移，在显示面板上形成阵列。这种方法需要特殊的芯片制备工艺以及特殊的转移设备，难度很大，尙处于研发阶段。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种led全彩显示阵列结构及制备方法，进一步缩小led全彩显示像素点距，提高全彩显示ppi。

本发明提供了如下的技术方案：

一种led全彩显示阵列结构，包括通过封装胶叠在一起的led红光子像素阵列基片、led绿光子像素阵列基片和led蓝光子像素阵列基片，所述led红光子像素阵列基片、所述led绿光子像素阵列基片和所述led蓝光子像素阵列基片分别驱动红光、绿光和蓝光全部从基片背面发出并混合成白光形成led白光显示阵列。

优选的，所述led红光子像素阵列基片包括gaas衬底，所述gaas衬底上设有红光led外延层，所述红光led外延层上设有若干同面电极的led红光阵列n×m阵列，每一个阵列为一个led红光子像素阵列。

优选的，所述led绿光子像素阵列基片包括包括透明衬底，所述透明衬底上设有绿光led外延层，所述绿光led外延层上设有若干n×m阵列，每一个阵列为一个led绿光子像素阵列。

优选的，所述led蓝光子像素阵列基片包括透明衬底，所述透明衬底上设有蓝光led外延层，所述蓝光led外延层上设有若干n×m阵列，每一个阵列为一个led蓝光子像素阵列。

优选的，所述透明衬底为蓝宝石透明衬底。

一种led全彩显示阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

s1：在蓝宝石透明衬底上制备led蓝光子像素阵列基片，蓝宝石透明衬底上生长蓝光led外延层，在蓝光led外延层上制备若干n×m阵列，将基片沿阵列切割成若干独立的led蓝光子像素阵列；

s2：在蓝宝石透明衬底上制备led绿光子像素阵列基片，蓝宝石透明衬底上生长绿光led外延层，在绿光led外延层上制备若干n×m阵列，将基片沿阵列切割成若干独立的led绿光子像素阵列；

s3：制备led红光子像素阵列基片，在gaas衬底上生长红光led外延层，制备若干同面电极的led红光阵列n×m阵列，然后将红光阵列与gaas衬底分离，将红光阵列转移到蓝宝石透明衬底上，将基片割成若干独立的led红光子像素阵列；

s4：对上述三种颜色的子像素阵列基片，在阵列基片的边缘电极里面涂覆一圈封装胶，将三种基片以蓝、绿、红的顺序依次对准叠放，适当加压后放入烘箱固化封装胶；

s5：对上述基片边缘的电极加入驱动和控制信号，红、绿、蓝三种颜色的光叠加全部从基片背面发出并混合成白光实现全彩显示。

优选的，所述s1和s2中制备若干n×m阵列均采用led倒装芯片工艺，每行的p电极连接在一起形成阵列的行控制线，每列的n电极连接在一起形成阵列的列数据线。

优选的，所述s3中制备led红光阵列n×m阵列采用led倒装芯片工艺，每行的p电极连接在一起形成阵列的行控制线，每列的n电极连接在一起形成阵列的列数据线，然后采用剥离工艺将红光阵列与gaas衬底分离，将红光阵列转移到蓝宝石透明衬底上。

优选的，所述s4中的封装胶为环氧树脂胶或硅胶。

优选的，所述s5中对基片边缘的电极加入驱动和控制信号，蓝led蓝光子像素阵列基片的背面作为全彩显示屏的正面，实现全彩显示。

本发明的有益效果是：本发明采用叠加红、绿、蓝颜色的方法实现全彩显示，采用纵向叠加三基色的方法代替横向摆放三基色的方法，大大缩小了像素点间距，可以实现更高的ppi(每英寸所拥有的像素数目)；本发明制备led全彩显示阵列的工艺大大简化，直接在基板上制备发光阵列，不需要单独制备分立的led小芯片，不需要通过固晶机或倒装焊机将芯片摆放到基板上，提高了生产效率，降低了成本；本发明方法可以制备微米量级micro-led，无需巨量转移技术，此方法更加适合量产化。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术制备的全彩led显示阵列示意图；

图2是现有技术制备的全彩led显示阵列三维图；

图3是根据本发明制备的全彩led显示阵列中红光子像素阵列示意图；

图4是根据本发明制备的全彩led显示阵列中绿光子像素阵列示意图；

图5是根据本发明制备的全彩led显示阵列中蓝光子像素阵列示意图；

图6是根据本发明制备的全彩led显示阵列三维图；

图中标记为：1.行控制线；2.列数据线；3.红光子像素；4.绿光子像素；5.蓝光子像素；6.rgb像素单元；7.电极pad；8.子像素p电极；9.子像素n电极。

具体实施方式

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种新型led全彩显示阵列结构和制备方法，如图3-图6所示，本实施例包括如下步骤：

步骤1：在蓝宝石透明衬底上制备led蓝光子像素5阵列基片：

(1)采用金属有机化学气相沉积(mocvd)的方法，在蓝宝石衬底上依次生长低温gan缓冲层、不掺杂gan层、n-gan层、多量子阱发光层和p-gan层，形成gan外延片，其中，蓝宝石衬底可以换成任何透明衬底；

(2)在外延片上，采用led倒装芯片工艺制备若干n×m阵列，具体包括如下步骤：

①通过台面刻蚀工艺，刻蚀掉p-gan层、多量子阱发光层和部分n-gan层，在外延片上形成多个独立的led同面引线结构；

②在led台面上制备p面欧姆接触层和反射镜层；

③将led与led之间跑道内外延层刻蚀掉，刻到蓝宝石透明衬底层；

④将每一个led阵列中的p电极8连接在一起形成该阵列的行控制线1；

⑤制备电绝缘层，露出每个led的n电极9；

⑥将每一个led阵列中的n电极9连接在一起形成该阵列的列数据线2，于是在外延片上形成若干n×mled倒装结构阵列；

(3)将外延片的蓝宝石透明衬底减薄抛光，切割形成多个独立的n×mled倒装结构阵列，每一个阵列就是一个led蓝光子像素5阵列。

步骤2：在蓝宝石透明衬底上制备led绿光子像素4阵列基片，方法同上。

步骤3：制备led红光子像素3阵列基片：在gaas衬底上生长红光led外延层，按照上面的制备led蓝光子像素5阵列基本的方法制备同面电极的led红光阵列n×m阵列，每行的p电极8连接在一起形成阵列的行控制线1，每列的n电极9连接在一起形成阵列的列数据线2，然后采用剥离工艺将红光阵列与gaas衬底分离，将红光阵列转移到蓝宝石透明衬底上；

步骤4：对上述三种颜色的子像素阵列基片，在阵列基片的边缘电极里面涂覆一圈封装胶，将三种基片以蓝、绿、红的顺序依次对准叠放，适当加压后放入烘箱固化封装胶，其中，封装胶可以是环氧树脂胶或硅胶等；

步骤5：对基板边缘的电极pad7加入驱动和控制信号，蓝色基片背面作为全彩显示屏的正面，红、绿、蓝三种颜色的光叠加可以实现白光显示，也可以实现七彩显示，达到全彩显示的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。