制造微发光二极管阵列基板的方法、微发光二极管阵列基板、微发光二极管显示设备与流程

本发明涉及显示技术，更具体地，涉及制造微发光二极管阵列基板的方法、微发光二极管阵列基板、微发光二极管显示设备。

背景技术：

近年来，提出和开发了小型化的光电器件，包括微发光二极管(微led)。基于微led的显示面板具有高亮度、高对比度、快速响应以及低功耗的优点。基于微led的显示技术在显示领域中获得了广泛的应用，包括智能电话和智能手表。

技术实现要素：

一方面，本发明提供了一种制造具有多个微发光二极管(微led)的微led阵列基板的方法，包括：在基底基板上形成多条信号线；在基底基板上沉积半导体材料以形成半导体材料层；以及，对半导体材料层构图以形成多个微led的半导体层；其中，在沉积半导体材料期间，所述多条信号线的远离基底基板的表面未被覆盖，所述多条信号线形成用于促进半导体材料的外延生长的网格。

可选地，在形成所述多条信号线之前，所述方法还包括：在基底基板上形成生长层，半导体材料的外延生长形成在生长层上。

可选地，所述方法还包括：在基底基板上形成用于分别驱动所述多个微led发光的多个薄膜晶体管；其中，所述多个薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管形成为包括有源层；并且，利用单个掩模板在单次构图工艺中使用相同材料将生长层和有源层形成在同一层。

可选地，所述多个薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管形成为包括源极和漏极；并且，利用单个掩模板在单次构图工艺中使用相同材料将源极、漏极和所述多条信号线形成在同一层。

可选地，在形成有源层和生长层之后并且在形成所述多条信号线、源极和漏极之前，所述方法还包括：在有源层和生长层的远离基底基板的一侧形成绝缘层；以及，形成分别贯穿绝缘层的第一过孔、第二过孔和第三过孔；其中，源极形成为通过第一过孔与有源层连接；并且，漏极形成为通过第二过孔与有源层连接且通过第三过孔与生长层连接。

可选地，使用包括硅的材料形成生长层和有源层。

可选地，在对半导体材料层构图以形成所述多个微led的半导体层之后，所述方法还包括：形成限定多个子像素孔的像素限定层；以及，在半导体层的远离基底基板的一侧形成接触焊盘层。

可选地，所述多条信号线是所述微led阵列基板的多条数据线。

可选地，所述多个微led的半导体层选自由以下各项构成的组：所述多个微led的n层、p层、以及多量子阱层。

另一方面，本发明提供了一种具有多个微发光二极管(微led)的微led阵列基板，包括：基底基板；生长层，其位于基底基板上；所述多个微led的多个半导体层，其位于生长层的远离基底基板的一侧；以及，多个薄膜晶体管，其位于基底基板上；其中，所述多个薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管包括有源层；并且，生长层和有源层位于同一层并且包括相同半导体材料。

可选地，微led阵列基板还包括：绝缘层，其位于生长层和有源层的远离基底基板的一侧；以及，多条信号线，其位于绝缘层的远离基底基板的一侧。

可选地，所述多个薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管包括源极和漏极；并且，源极、漏极和所述多条信号线位于同一层并且包括相同材料。

可选地，微led阵列基板还包括分别贯穿绝缘层的第一过孔、第二过孔和第三过孔；其中，源极通过第一过孔与有源层连接；并且，漏极通过第二过孔与有源层连接且通过第三过孔与生长层连接。

可选地，微led阵列基板还包括：用于限定多个子像素孔的像素限定层，其位于所述多条信号线的远离基底基板的一侧，所述多个半导体层位于所述多个子像素孔中；其中，像素限定层与所述多个微led的所述多个半导体层中的至少一个直接接触；并且，像素限定层与所述多条信号线直接接触。

可选地，所述多条信号线的远离基底基板的上表面与像素限定层直接接触；并且，所述多个微led的所述多个半导体层的最上表面与像素限定层直接接触。

可选地，所述多个子像素孔中的每一个中的所述多个半导体层具有沿与基底基板的主表面垂直的平面的截面；所述截面具有远离基底基板的第一侧和相对第一侧且面对基底基板的第二侧；并且，在所述多个子像素孔中的每一个中，第一侧比第二侧宽。

可选地，微led阵列基板还包括：接触焊盘层，其位于所述多个半导体层的远离基底基板的一侧。

可选地，生长层和有源层包括包含硅的材料。

可选地，所述多条信号线是所述微led阵列基板的多条数据线。

另一方面，本发明提供了一种微发光二极管(微led)显示设备，其包括本文所述的或通过本文所述方法制造的微led阵列基板以及与微led阵列基板连接的一个或多个集成电路。

附图说明

以下附图仅为根据所公开的各种实施例的用于示意性目的的示例，而不旨在限制本发明的范围。

图1a是示出根据本公开的一些实施例中的制造微led阵列基板的中间步骤的平面视图。

图1b是沿图1a中的a-a'线的截面图。

图1c是沿图1a中的b-b'线的截面图。

图2a是示出根据本公开的一些实施例中的制造微led阵列基板的中间步骤的平面视图。

图2b是沿图2a中的c-c'线的截面图。

图2c是沿图2a中的d-d'线的截面图。

图3a是示出根据本公开的一些实施例中的制造微led阵列基板的中间步骤的平面视图。

图3b是沿图2a中的e-e'线的截面图。

图3c是沿图2a中的f-f'线的截面图。

图4是示出根据本公开的一些实施例中的制造微led阵列基板的步骤的截面图。

图5是示出根据本公开的一些实施例中的微led阵列基板的结构的示意图。

图6是根据本公开的一些实施例中的微led阵列基板的截面图。

图7是示出根据本公开的一些实施例中的微led显示面板的结构的示意图。

具体实施方式

现在将参照以下实施例更具体地描述本公开。需注意，以下对一些实施例的描述仅针对示意和描述的目的而呈现于此。其不旨在是穷尽性的或者受限为所公开的确切形式。

在制造微发光二极管(微led)显示面板时，需要将每个微led从生长基板转移至阵列基板。考虑到显示面板包括数千个至数百万个微led，取放转移过程(pick-and-placetransferprocess)是极其耗时的，因此而不适于大规模制造微led显示面板。对取放转移的一种改进是使用打印头来一次转移多个微led。然而，使用打印头转移大量微led的过程相当复杂且耗时。此外，在取放转移或利用打印头的转移过程中，频繁地出现微led与目标基板中的接合触点对不准，导致显示面板的缺陷。

因此，本公开特别提供了制造具有多个微发光二极管(微led)的微led阵列基板的方法、具有多个微led的微发光二极管阵列基板、以及微发光二极管显示设备，其基本上避免了由于相关技术的局限和缺点所导致的问题中的一个或多个。一方面，本发明提供了一种制造具有多个微led的微发光二极管阵列基板的方法。在一些实施例中，所述方法包括：在基底基板上形成多条信号线；在基底基板上沉积半导体材料以形成半导体材料层；以及，对半导体材料层构图以形成所述多个微led的半导体层。在沉积半导体材料期间，所述多条信号线的远离基底基板的表面未被覆盖，所述多条信号线形成用于促进半导体材料的外延生长的网格。在本公开中，所述多个微led直接制造在阵列基板上，避免了复杂和易出错的转移过程。

图1a是示出根据本公开的一些实施例中的制造微led阵列基板的中间步骤的平面视图。图1b是沿图1a中的a-a'线的截面图。图1c是沿图1a中的b-b'线的截面图。参照图1a至图1c，制造具有多个微led的微发光二极管阵列基板的方法包括：首先在基底基板10上形成多条信号线20。

在显示面板的常规制造方法中，在沉积半导体材料时，要避免存在暴露的金属信号线，以避免信号线与半导体材料接触。通常，在沉积半导体材料之前，首先在基板上形成绝缘层以盖住信号线，使得信号线在半导体材料的沉积期间不暴露。据本公开中发现，当沉积用于形成所述多个微led的半导体层的半导体材料时，所述多条信号线20形成网格，该网格可以促进半导体材料的外延生长。具体地，所述多条信号线20的网格促进半导体材料的外延生长，以具有特定的晶格定向。此外，半导体材料在所述多条信号线20的网格中的外延生长导致半导体材料层的倒梯形生长剖面。晶格定向配合独特的生长剖面，导致极大地增强了由本方法制造的所述多个微led的发光效率。

阵列基板的各种适当的信号线可以用作用于促进半导体材料的外延生长的网格。适当的信号线的示例包括：栅线、数据线、公共电极信号线(其用于为公共电极提供公共电压)、触控信号线、或它们的任意组合。图1a至图1c示出了其中将多条数据线用作用于促进半导体材料的外延生长的网格的示例。

图2a是示出根据本公开的一些实施例中的制造微led阵列基板的中间步骤的平面视图。图2b是沿图2a中的c-c'线的截面图。图2c是沿图2a中的d-d'线的截面图。参照图2a至图2c，在基底基板10上沉积半导体材料以形成半导体材料层50’。如图2c所示，半导体材料层50’的沿与基底基板10的主表面ms垂直的平面的截面具有倒梯形形状。所述截面具有远离基底基板10的第一侧s1和相对第一侧s1且面对基底基板10的第二侧s2。在多个子像素孔sa中的每一个中，第一侧s1比第二侧s2宽。所述多个子像素孔sa中的每一个对应于具有该微led阵列基板的显示面板中的多个子像素中的一个。例如，具有微led阵列基板的显示面板中的所述多个子像素中的每一个包括所述多个微led中的一个，并且所述多个子像素孔sa中的每一个是形成用于沉积所述多个微led中的对应一个的半导体材料的孔。

参照图2b和图2c，在沉积半导体材料期间，所述多条信号线20的远离基底基板10的表面未被覆盖。所述多条信号线20形成用于促进半导体材料的外延生长的网格。

在一些实施例中，在沉积半导体材料之前，首先在基底基板10上形成用于半导体材料的外延生长的生长层。参照图1a至图1c，在形成所述多条信号线20之前，首先在基底基板10上形成生长层30。半导体材料的外延生长形成在生长层30上。可使用各种适当材料来制作生长层30。适当的生长层材料的示例包括：硅、蓝宝石、石英、gan、sic、和氧化铝。在一个示例中，生长层30由诸如硅的半导体材料制成。

在一些实施例中，参照图1b，所述方法还包括：在基底基板10上形成用于分别驱动所述多个微led发光的多个薄膜晶体管tft。所述多个薄膜晶体管tft中的每一个形成为包括：有源层act、栅极g、源极s、以及漏极d。

在一些实施例中，利用单个掩模板在单次构图工艺中使用相同材料将生长层30和有源层act形成在同一层。如本文所用，术语“同一层”指的是在相同步骤中同时形成的各层之间的关系。在一个示例中，当生长层30和有源层act作为在同一材料层中执行的同一构图工艺的一个或多个步骤的结果而形成时，它们位于同一层。在另一个示例中，可以通过同时执行形成生长层30的步骤和形成有源层act的步骤而将生长层30和有源层act形成在同一层。术语“同一层”不总是意味着层的厚度或层的高度在截面图中是相同的。

可选地，当在同一层中形成生长层30和有源层act时，生长层30由半导体材料(例如，与用于制作有源层act的材料相同的半导体材料)制成。在一个示例中，使用包括硅的材料(例如，多晶硅)形成生长层30和有源层act。

参照图2a至图2c，半导体材料层50’可以为用于制作所述多个微led的任意半导体层的层。例如，半导体材料层50’可以为用于制作所述多个微led的n层的层，并且用于形成半导体材料层50’的半导体材料是n层材料，比如n-gan。在另一示例中，半导体材料层50’为用于制作所述多个微led的p层的层，并且用于形成半导体材料层50’的半导体材料是p层材料，比如p-gan。在另一示例中，半导体材料层50’为用于制作所述多个微led的多量子阱层的层，并且用于形成半导体材料层50’的半导体材料是量子阱材料。

在一些实施例中，利用单个掩模板在单次构图工艺中使用相同材料将源极s、漏极d和所述多条信号线20形成在同一层。可选地，所述多条信号线20是多条数据线，其与源极s和漏极d形成在同一层。各种适当的导电材料和各种适当的制造方法可以用于制作源极s、漏极d和所述多条信号线20。例如，可以(例如通过溅射或气相沉积)在基板上沉积导电材料；并对其构图(例如，通过诸如湿法刻蚀工艺的光刻对其构图)以形成源极s、漏极d和所述多条信号线20。用于制作源极s、漏极d和所述多条信号线20的适当的导电材料的示例包括但不限于：铝、钨、铜、钼、以及包含它们的合金或层压件。

再次参照图1a至图1c，在一些实施例中，所述方法还包括：在有源层act和生长层30的远离基底基板10的一侧形成绝缘层40。例如，在形成有源层act和生长层30之后并且在形成所述多条信号线20、源极s和漏极d之前，可以在有源层act和生长层30的远离基地基板10的一侧沉积绝缘材料层，随后对绝缘材料层构图以形成暴露生长层30表面的多个子像素孔sa。

在一些实施例中，所述方法还包括：形成分别贯穿绝缘层40的第一过孔v1、第二过孔v2和第三过孔v3。如图1b所示，源极s形成为通过第一过孔v1与有源层act连接；并且，漏极d形成为通过第二过孔v2与有源层act连接且通过第三过孔v3与生长层30连接。漏极d的一部分(例如，延伸穿过第三过孔v3的部分)可以认为是所述多个微led的对应一个的接触焊盘。

图3a是示出根据本公开的一些实施例中的制造微led阵列基板的中间步骤的平面视图。图3b是沿图3a中的e-e'线的截面图。图3c是沿图3a中的f-f'线的截面图。参照图3a至图3c，在一些实施例中，所述方法还包括：对半导体材料层构图以形成所述多个微led的半导体层50。半导体层50可以是所述多个微led的任意半导体层。例如，半导体材50可以是所述多个微led的n层，并且用于形成半导体层50的半导体材料是n层材料，比如n-gan。在另一示例中，半导体层50是所述多个微led的p层，并且用于形成半导体层50的半导体材料是p层材料，比如p-gan。在另一示例中，半导体层50是所述多个微led的多量子阱层，并且用于形成半导体层50的半导体材料是量子阱材料。

参照图2c和图3c，在构图步骤期间，可以对半导体材料层50’构图，使得半导体层50与所述多条信号线20间隔开，从而使半导体层50与所述多条信号线20中的相邻信号线绝缘。参照图2b和图3b，还可以在构图工艺期间去除半导体材料层50’的位于所述多个子像素孔sa以外的任何部分。例如，可以在构图工艺期间去除沉积在绝缘层40的远离有源层act的一侧的半导体材料以及沉积在源极s和漏极d之间的区域中的半导体材料。在构图步骤之后，仅保留所述多个子像素孔sa中的半导体材料。

图4是示出根据本公开的一些实施例中的制造微led阵列基板的步骤的截面图。参照图4，在一些实施例中，所述方法还包括：形成限定所述多个子像素孔sa的像素限定层60。像素限定层60形成在所述多条信号线20的远离基底基板10的一侧。可选地，像素限定层60的一部分形成在半导体层50的边缘部分的远离基底基板10的一侧。

在一些实施例中，所述方法还包括：在半导体层50的远离基底基板10的一侧形成接触焊盘层70。可选地，接触焊盘层70是n接触焊盘层。可选地，接触焊盘层70是p接触焊盘层。

另一方面，本发明提供了一种具有多个微led的微发光二极管阵列基板。图5是示出根据本公开的一些实施例中的微led阵列基板的结构的示意图。参照图5，在一些实施例中，微led阵列基板包括：基底基板10；生长层30，其位于基底基板10上；所述多个微led的多个半导体层500，其位于生长层30的远离基底基板10的一侧；以及，多个薄膜晶体管tft，其位于基底基板10上。多个薄膜晶体管tft中的每一个包括有源层act。可选地，生长层30和有源层act位于同一层并且包括相同半导体材料。可选地，生长层30和有源层act包括硅(例如，多晶硅)。

可选地，所述多个半导体层500包括n层51、多量子阱层51、以及p层53。

在一些实施例中，参照图3a和图5，微led阵列基板还包括：绝缘层40，其位于生长层30和有源层act的远离基底基板10的一侧；以及，多条信号线20，其位于绝缘层40的远离基底基板10的一侧。

可选地，绝缘层40包括多个层。参照图5，在一些实施例中，绝缘层40包括第一绝缘层41和第二绝缘层42。第一绝缘层41位于所述多个薄膜晶体管tft中的对应一个的有源层act和栅极g之间。第二绝缘层42位于栅极g的远离基底基板10的一侧。

在一些实施例中，所述多个薄膜晶体管tft中的每一个包括源极s和漏极d。可选地，源极s、漏极d和所述多条信号线20位于同一层并且包括相同材料(比如，铝)。可选地，所述多条信号线是所述微led阵列基板的多条数据线。

在一些实施例中，微led阵列基板还包括：分别贯穿绝缘层40的第一过孔v1、第二过孔v2和第三过孔v3。源极s通过第一过孔v1与有源层act连接。漏极d通过第二过孔v2与有源层act连接且通过第三过孔v3与生长层30连接。漏极d的一部分(例如，延伸穿过第三过孔v3的部分)可以认为是所述多个微led的对应一个的接触焊盘。

在一些实施例中，参照图3a和图5，微led阵列基板还包括：用于限定多个子像素孔sa的像素限定层60，其位于所述多条信号线20的远离基底基板10的一侧。在一些实施例中，像素限定层60与所述多个微led的所述多个半导体层500中的至少一个直接接触；并且，像素限定层60与所述多条信号线20直接接触。例如，像素限定层60与所述多个半导体层500中的p层53直接接触。在另一个示例中，像素限定层60与所述多个半导体层500中的至少一个的侧面直接接触。可选地，像素限定层60的一部分形成在所述多个半导体层500的边缘部分的远离基底基板10的一侧，像素限定层60在基底基板10上的正投影与所述多个半导体层500的边缘部分在基底基板10上的正投影重叠。可选地，所述多条信号线20的远离基底基板的上表面与像素限定层60直接接触；并且，所述多个微led的所述多个半导体层500的最上表面与像素限定层60直接接触。

图6是根据本公开的一些实施例中的微led阵列基板的截面图。参照图6，在一些实施例中，所述多个子像素孔sa中的每一个中的所述多个半导体层500具有沿与基底基板10的主表面ms垂直的平面的截面。所述截面具有远离基底基板10的第一侧s1和相对第一侧s1且面对基底基板10的第二侧s2。可选地，在多个子像素孔sa中的每一个中，第一侧s1比第二侧s2宽。可选地，所述截面具有倒梯形形状。

参照图5，在一些实施例中，微led阵列基板还包括：接触焊盘层70，其位于所述多个半导体层500的远离基底基板10的一侧。可选地，接触焊盘层70是n接触焊盘层。可选地，接触焊盘层70是p接触焊盘层。

在另一方面，本公开提供了一种微发光二极管显示面板，其具有本文描述的或通过本文描述的方法制造的微发光二极管阵列基板。图7是示出根据本公开的一些实施例中的微led显示面板的结构的示意图。参照图7，在一些实施例中，微发光二极管显示面板包括组装在一起的微发光二极管阵列基板as和对置基板cs。可选地，对置基板cs包括彩膜cf和黑矩阵bm。

在另一方面，本公开提供了一种微发光二极管显示设备，其具有本文描述的或通过本文描述的方法制造的微发光二极管显示面板。可选地，微发光二极管显示设备还包括与微led阵列基板连接的一个或多个集成电路。适当显示设备的示例包括但不限于：电子纸、移动电话、平板计算机、电视、监视器、笔记本计算机、数字相框、gps等。

出于示意和描述目的已示出对本发明实施例的上述描述。其并非旨在穷举或将本发明限制为所公开的确切形式或示例性实施例。因此，上述描述应当被认为是示意性的而非限制性的。显然，许多修改和变形对于本领域技术人员而言将是显而易见的。选择和描述这些实施例是为了解释本发明的原理和其最佳方式的实际应用，从而使得本领域技术人员能够理解本发明适用于特定用途或所构思的实施方式的各种实施例及各种变型。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式限定，其中除非另有说明，否则所有术语以其最宽的合理意义解释。因此，术语“发明”、“本发明”等不一定将权利范围限制为具体实施例，并且对本发明示例性实施例的参考不隐含对本发明的限制，并且不应推断出这种限制。本发明仅由随附权利要求的精神和范围限定。此外，这些权利要求可涉及使用跟随有名词或元素的“第一”、“第二”等术语。这种术语应当理解为一种命名方式而非意在对由这种命名方式修饰的元素的数量进行限制，除非给出具体数量。所描述的任何优点和益处不一定适用于本发明的全部实施例。应当认识到的是，本领域技术人员在不脱离随附权利要求所限定的本发明的范围的情况下可以对所描述的实施例进行变化。此外，本公开中没有元件和组件是意在贡献给公众的，无论该元件或组件是否明确地记载在随附权利要求中。