一种全彩MicroLED及其制备方法与流程

本发明属于显示芯片，具体涉及一种全彩microled及其制备方法。

背景技术：

1、micro led的英文全名是micro light emitting diode，中文称作微发光二极体，也可以写作μled，一般指使用尺寸为1~60um的led发光单元组成显示阵列的技术，其大小相当于人头发丝的1/10，具有无需背光，光电转换效率高，响应时间在ns级等特点，是将led进行薄膜化、微小化和阵列化，使其体积达到大小只有主流led的1%。色转换技术是用紫外或者蓝光激发micro-led芯片上涂覆的红绿量子点荧光材料从而可以实现高分辨率高效率的全彩显示技术，其具有技术门槛低、成本低、易于产业化等特点，受到广泛关注。

2、目前，制备量子点色转换层的方法主要有喷墨打印、量子点光刻法、微流控等方法，但是目前基于微流控技术的量子点色转换层普遍存在以下问题：一方面，底面平整的亲疏水阵列或形貌结构阵列上沉积的量子点，下层外延层激发后发出的光较为发散，垂直方向上的有效亮度有所降低；另一方面，量子点阵列之间为玻璃或者空气，这样一定程度上存在像素点之间的光串扰，对显示效果有负面影响。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种全彩microled及其制备方法，通过将量子点填充覆盖整个发光单元，减少了侧壁光损失，并将发光面做成微透镜形式，增加弧形挡光结构，防止光串扰提高显示效果。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种全彩microled，包括驱动基板，驱动基板上设有若干呈矩形阵列设置的发光单元，发光单元包括键合金属层，键合金属层底部与驱动基板相连，键合金属层上方设有外延层，外延层剖面为梯形，外延层表面外壁沉积有钝化层，外延层顶部的钝化层中间开设有出光口，钝化层外壁沉积有n电极层，n电极层与外延层顶部电连接，发光单元上方包裹微透镜结构的色转换层，发光单元之间设有挡光结构，挡光结构靠近发光单元一侧内壁呈圆弧形。

4、进一步优选地，驱动基板是硅基cmos背板或tft场效应管显示基板，驱动基板有连接内部电路的金属触点。

5、进一步优选地，键合金属层是由金属膜或非金属膜复合而成的多层结构，金属膜和非金属膜均为导体。

6、进一步优选地，外延层包括n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层，n型半导体层与键合金属层相连，p型半导体层与n电极层相连。

7、进一步优选地，钝化层的折射率大于外延层，通过调节钝化层和外延层边缘倾斜角度使外延层层形成的光部分全反射到外延层内部。

8、进一步优选地，色转换层材料包括红色量子点材料、绿色量子点材料和透明材料。

9、进一步优选地，挡光结构靠近发光单元一侧内壁设有反光层。

10、进一步优选地，发光单元和挡光结构之间设有流平层。

11、一种全彩microled的制备方法，包括以下步骤：

12、s1、通过真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜或真空离子镀膜在外延片的外延层表面镀上多层结构的第一金属层；

13、s2、通过真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜或真空离子镀膜在驱动基板表面镀上第二金属层；

14、s3、通过倒装焊的方式将已镀膜的外延片和驱动基板进行键合，第一金属层和第二金属层键合后得到键合金属层，形成良好的欧姆接触，除去外延片衬底及缓冲层；

15、s4、通过干法或湿法刻蚀，对外延层进行刻蚀，形成台阶结构，通过ibe刻蚀键合金属层使其图形化；

16、s5、在外延层表面pecvd沉积钝化层，并通过ibe进行图形化，使外延层顶部裸露，形成出光口；

17、s6、经光刻、蒸镀或lift-off的方式在钝化层表面上沉积制作n电极层，并完成n电极图形化制备；

18、s7、沉积牺牲层将发光单元覆盖流平，牺牲层高度高于发光单元，然后对发光单元上方的牺牲层进行光刻开槽，开槽尺寸和底部金属层面积一致；

19、s8、于发光单元上方的牺牲层槽内填充色转换层材料，不同颜色的色转换层材料分批填充，填充完成后通过干法刻蚀、湿法刻蚀或掩膜蚀刻将色转换层的发光面一端蚀刻成微透镜结构；

20、s9、对发光单元之间的牺牲层进行光刻开槽，开槽的内壁为弧形结构；

21、s10、于发光单元之间的牺牲层槽内填充挡光材料，形成挡光结构，然后蚀刻除去多余的牺牲层。

22、进一步优选地，外延片包括衬底、缓冲层和外延层。

23、本发明的有益效果：

24、本发明通过将量子点填充覆盖整个发光单元，减少了侧壁光损失，并将发光面做成微透镜形式，另增加弧形挡光结构，防止光串扰提高显示效果。另外，本发明还在侧边挡光结构上在增加反光层进一步增强出光光效。

技术特征：

1.一种全彩microled，其特征在于，包括驱动基板，所述驱动基板上设有若干呈矩形阵列设置的发光单元，所述发光单元包括键合金属层，所述键合金属层底部与驱动基板相连，所述键合金属层上方设有外延层，所述外延层剖面为梯形，所述外延层表面外壁沉积有钝化层，所述外延层顶部的钝化层中间开设有出光口，所述钝化层外壁沉积有n电极层，所述n电极层与外延层顶部电连接，所述发光单元上方包裹微透镜结构的色转换层，所述发光单元之间设有挡光结构，所述挡光结构靠近发光单元一侧内壁呈圆弧形。

2.根据权利要求1所述的全彩microled，其特征在于，所述驱动基板是硅基cmos背板或tft场效应管显示基板，所述驱动基板有连接内部电路的金属触点。

3.根据权利要求1所述的全彩microled，其特征在于，所述键合金属层是由金属膜或非金属膜复合而成的多层结构，所述金属膜和非金属膜均为导体。

4.根据权利要求1所述的全彩microled，其特征在于，所述外延层包括n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层，所述n型半导体层与键合金属层相连，所述p型半导体层与n电极层相连。

5.根据权利要求1所述的全彩microled，其特征在于，所述钝化层的折射率大于外延层，通过调节钝化层和外延层边缘倾斜角度使外延层层形成的光部分全反射到外延层内部。

6.根据权利要求1所述的全彩microled，其特征在于，所述色转换层材料包括红色量子点材料、绿色量子点材料和透明材料。

7.根据权利要求1所述的全彩microled，其特征在于，所述挡光结构靠近发光单元一侧内壁设有反光层。

8.根据权利要求1所述的全彩microled，其特征在于，所述发光单元和挡光结构之间设有流平层。

9.根据权利要求1-6任一项所述的全彩microled的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的全彩microled的制备方法，其特征在于，所述外延片包括衬底、缓冲层和外延层。

技术总结
本发明涉及显示芯片技术领域，公开了一种全彩MicroLED及其制备方法，全彩MicroLED包括驱动基板，驱动基板上设有若干呈矩形阵列设置的发光单元，发光单元包括键合金属层，键合金属层底部与驱动基板相连，键合金属层上方设有外延层，外延层剖面为梯形，外延层表面外壁沉积有钝化层，外延层顶部的钝化层中间开设有出光口，钝化层外壁沉积有N电极层，N电极层与外延层顶部电连接，发光单元上方包裹微透镜结构的色转换层，发光单元之间设有挡光结构，挡光结构靠近发光单元一侧内壁呈圆弧形。将量子点填充覆盖整个发光单元，减少了侧壁光损失，将发光面做成微透镜形式，另增加弧形挡光结构，防止光串扰提高显示效果。

技术研发人员：蔡溢,谭立龙,薄俊,刘铭
受保护的技术使用者：盐城鸿石智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15