显示像素用半导体发光器件封装及包括其的显示装置的制作方法

本发明涉及一种显示像素用半导体发光器件封装及包括其的显示装置。

背景技术：

1、大面积显示器有液晶显示器(lcd)、oled显示器、以及微led显示器(micro-leddisplay)等。

2、微led显示器是将作为具有100μm以下的直径或截面积的半导体发光器件的微led用作显示器件的显示器。

3、微led显示器将作为半导体发光器件的微led用作显示器件，因此在明暗比、响应速度、颜色再现率、视野角、明度、分辨率、寿命、发光效率或亮度等很多特性上具有优异的性能。

4、尤其，微led显示器可以以模块方式分离、结合画面，从而具有尺寸或分辨率调节自由的优点以及能够实现柔性显示器的优点。

5、然而，大型微led显示器需要几百万个以上的微led，因此存在难以将微led快速且准确地转移到显示面板的技术问题。

6、最近开发的转移技术有拾放工艺(pick and place process)、激光剥离法(laserlift-off method)或自组装方式(self-assembly method)等。

7、其中，自组装方式作为半导体发光器件在流体内自行寻找组装位置的方式，是有利于实现大屏幕的显示装置的方式。

8、最近，在美国授权专利第9,825,202号等中提出了适合自组装的微led结构，但是关于通过微led的自组装来制造显示器的技术的研究尚不完善。

9、尤其，在现有技术中，在向大型显示器快速地转移几百万个以上的半导体发光器件时，虽然能够提高转移速度(transfer speed)，但是存在转移不良率(transfer errorrate)可能变高，从而转移成品率(transfer yield)变低的技术问题。

10、在相关技术中，虽然尝试了利用介电电泳(dielectrophoresis，dep)的自组装方式的转移工艺，但是由于dep力(dep force，介电电泳力)的不均匀性等，存在自组装率低的问题。

11、另一方面，根据非公开的内部技术，正在研究利用介电电泳(dielectrophoresis)同时组装红色(r)微led芯片、绿色(g)微led芯片以及蓝色(b)led芯片。

12、然而，为了将复数个r、g、b led芯片分别准确地组装到对应的组装孔，进行了将复数个r、g、b led芯片的水平截面形状不同地形成的芯片形状的排他性(exclusiveness)研究。

13、例如，根据非公开的内部技术，以r led芯片水平截面为圆形截面，并以此为基准，以规定间隔增加长轴且减小短轴来构成两个椭圆形状而制造出了b led和g led，并且在基板上形成了与这种圆形和椭圆形led对应的组装孔图案(一个圆形、两个椭圆形)。

14、另外，在组装孔内部形成了隔开的组装电极，并且配置成各个组装电极能够与led芯片重叠以能够在组装孔内部组装led。然后，通过在两个面向的组装电极之间形成电场，利用介电电泳力来组装了微led。

15、但是，根据内部研究，即使具有复数个r、g、b led芯片的形状的排他性，但所施加的dep力相近或差异不大，因此存在其他led芯片堵住组装孔入口的屏幕问题。例如，发生了r led芯片或g led芯片堵住b led芯片用组装孔的入口的屏幕问题，由此，在led芯片之间发生dep选择性(selectivity)下降的问题，从而存在三色r、g、b芯片的同时组装率低的问题。

16、尤其，最近，研究了正在uhd(ultra high definition：超高清)tv或vr、ar、xr等采用微led显示器，用于这种uhd tv或vr、ar、xr等的微led需要20μm以下，例如10μm以下的尺寸。

17、然而，在内部技术中研究发现，为了确保作为复数个r、g、b led芯片之间的形状差异的间隔的排他性，需要将基准的圆形形状的芯片的尺寸确保最小42μm以上，才能够将其余两种椭圆形形状的芯片实现为具有排他性。

18、由此，根据内部技术，为了确保复数个r、g、b led芯片之间的形状的排他性，面临无法将复数个r、g、b led芯片的尺寸减小到小于42μm的矛盾，迫切需要开发能够用于uhdtv或vr、ar、xr等的微led尺寸和dep组装技术。

19、尤其，在内部技术中，复数个g、b led芯片由gan物质形成外延层，而r芯片由algainp物质形成外延层。

20、由此，g、b led芯片和r芯片是异种物质，因其介电常数、电导率的差异而导致dep力的差异，从而同时组装r、g、b led芯片时难以控制dep力。

21、另一方面，为了通过增加这种r、g、b led芯片之间在各个组装孔中的dep力偏差来提高dep选择性(selectivity)，而增加r、g、b led芯片的水平截面形状差异来提高排他性的情形下，由于长轴变长的椭圆形led芯片和长轴长的椭圆形组装孔形状，出现组装到组装孔的概率(assembling probability)降低的技术矛盾。

技术实现思路

1、实施例的技术课题之一是，确保用于uhd tv、vr、ar、xr等的微led尺寸并且确保复数个r、g、b led芯片之间的排他性，从而提高能够进行r、g、b颜色的自发光的复数个r、g、bled芯片的组装概率。

2、另外，实施例的技术课题之一是，在利用介电电泳(dielectrophoresis，dep)的自组装方式中，提高对于各颜色的led芯片的dep选择性并且提高组装概率(assemblingprobability)。

3、另外，实施例的技术课题之一是克服如下问题：g、b led芯片和r芯片是异种物质，因其介电常数、电导率的差异而导致dep力的差异，从而难以同时组装r、g、b led芯片。

4、实施例的技术课题不限于本项的记载，而是包括能够通过整个说明书掌握的内容。

5、实施例的显示像素用半导体发光器件封装可以包括：第一物质的第一颜色的半导体发光器件；以及第二物质的第二颜色的半导体发光器件，配置在所述第一颜色的半导体发光器件上。

6、所述第一颜色的半导体发光器件可以包括：第一半导体发光结构物，具有内侧凹槽；以及第1-1电极和第1-2电极层，对应地与所述第一半导体发光结构物的一侧和另一侧电连接。

7、所述第二颜色的半导体发光器件可以配置在所述第一颜色的半导体发光器件的所述内侧凹槽。

8、所述第一颜色的半导体发光器件的第一半导体发光结构物可以包括第一导电型第1-1半导体层、第二导电型第1-2半导体层以及配置在所述第一导电型第1-1半导体层和所述第二导电型第1-2半导体层之间的第一活性层。

9、所述第1-1电极可以与所述第一导电型第1-1半导体层电连接，所述第1-2电极层可以与所述第二导电型第1-2半导体层和所述第二颜色的半导体发光器件电连接。

10、在实施例中，在所述第二颜色的半导体发光器件和所述第一颜色的半导体发光器件之间还可以包括以电绝缘状态配置的第1-1金属层和第2-1金属层。

11、所述第1-1金属层和所述第2-1金属层可以包括反射金属层。

12、在实施例中，还可以包括配置在所述第一颜色的半导体发光器件和所述第二颜色的半导体发光器件的一侧的第一物质的第三颜色的半导体发光器件。

13、另外，实施例的显示像素用半导体发光器件封装可以包括异种物质的椭圆形第2-1复合半导体发光器件封装和异种物质的椭圆形第2-2复合半导体发光器件封装。

14、所述第2-2复合半导体发光器件封装的长轴可以大于所述第2-1复合半导体发光器件封装的长轴。

15、所述第2-1复合半导体发光器件封装可以包括第二外延层物质的第二颜色的第四半导体发光器件和配置在所述第二颜色的第四半导体发光器件上的第一外延层物质的第一颜色的第五半导体发光器件。

16、所述第二颜色的第四半导体发光器件包括具有内侧凹槽的第四半导体发光结构物，所述第一颜色的第五半导体发光器件可以配置在所述第四半导体发光结构物的所述内侧凹槽。

17、所述第2-2复合半导体发光器件封装可以包括第二外延层物质的第二颜色的第六半导体发光器件和配置在所述第二颜色的第六半导体发光器件上的第一外延层物质的第三颜色的第七半导体发光器件。

18、所述第二颜色的第六半导体发光器件包括具有内侧凹槽的第六半导体发光结构物，所述第三颜色的第七半导体发光器件可以配置在所述第六半导体发光结构物的所述内侧凹槽。

19、实施例的半导体发光器件显示装置可以包括上述的任一个显示像素用半导体发光器件封装。

20、根据实施例，g、b led芯片和r芯片是异种物质，因此其介电常数、电导率存在差异，从而具有能够解决在同时组装r、g、b led芯片时难以控制dep力的技术效果。

21、具体而言，根据实施例，在利用dep力将红色led组装到gan基板之后，可以使gan基板图案化来制造出绿色led。由此，能够制造出在绿色led上红色led配置于中央的绿色-红色led封装。

22、然后，利用磁力和电，将绿色-红色led封装和基于gan的蓝色led同时组装到面板基板，从而具有能够同时组装r、g、b led的技术效果。

23、尤其，根据实施例，具有如下特殊技术效果：起到封装主体功能的绿色led是gan物质，其余蓝色led也是gan物质，因此即使同时组装基于同种物质的绿色-红色led封装和蓝色led，介电常数、电导率也没有差异，从而在同时组装r、g、b led芯片时能够精确地控制dep力。

24、另外，根据实施例，具有能够提供一种半导体发光器件的组装基板及包括其的显示装置的技术效果，所述半导体发光器件的组装基板在确保用于uhd tv、vr、ar、xr等的微led尺寸的同时确保复数个r、g、b led芯片之间的排他性，从而提高能够进行r、g、b颜色的自发光的复数个r、g、b led芯片的组装概率。

25、例如，根据实施例，具有如下技术效果：由于外廓形状彼此不同的两个椭圆形的形态减少了排他性的情形的数量，从而能够提供小于30um并且能够同时或依次组装r、g、b的超小型的g-r led封装和b芯片结构的显示面板结构，从而大幅减小像素p1尺寸。

26、具体而言，在基于同种物质的第一颜色、第二颜色的led封装和第三颜色的led芯片中，第一颜色、第二颜色的led封装和第三颜色的led芯片的外廓形状为彼此不同的两种形状，因此排他性的情形的数量减少到2个，从而能够提供小于30um并且能够同时或依次组装r、g、b的超小型的第一颜色、第二颜色的led封装和第三颜色的led芯片结构的显示面板结构，从而能够大幅减小像素尺寸并且也能够显著提高组装速度。

27、例如，根据内部技术，为了确保复数个r、g、b led芯片之间的形状的排他性，面临无法将复数个r、g、b led芯片的尺寸减小到小于42μm的矛盾，需要开发能够用于uhd tv或vr、ar、xr等的微led尺寸和dep组装技术。

28、若应用实施例的超小型的第一颜色、第二颜色的led封装和第三颜色的led芯片结构，则在第一颜色、第二颜色的led封装尺寸约为24～30μm的情况下，第三颜色的led芯片尺寸可以控制在约18～36μm。

29、所述第一颜色、第二颜色的led封装可以是第一圆形或第一椭圆形，但不限于此。所述第三颜色的led芯片结构可以是第二椭圆形或第二圆形，但不限于此。

30、由此，根据实施例，具有如下特殊技术效果：能够确保用于uhd tv、vr、ar、xr等的微led尺寸并且能够确保复数个r、g、b led芯片之间的排他性，从而能够提高能够进行r、g、b颜色的自发光的复数个r、g、b led芯片的组装概率。

31、另外，根据实施例的显示装置，具有如下特殊技术效果：在利用介电电泳的自组装方式中，能够提高对于各颜色的led芯片的dep选择性，同时能够提高组装概率。