一种亮度可调的MicroLED及其制备方法与流程

本发明属于显示芯片，具体涉及一种亮度可调的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%，像素点距离达到由毫米达到微米的一项技术。

2、micro led 底层用正常的cmos集成电路制造工艺制成led显示驱动电路，然后再用mocvd机在集成电路上制作led阵列，从而实现了微型显示屏，也就是所说的led显示屏的缩小版。为oled之后下一代显示技术。

3、micro led显示面板一般会包括多个led像素点（即发光单元），目前micro led都是通过刻蚀掉连续的功能性外延层来得到多个完全隔离的功能性像素点，但像素点侧面发光会存在结构性问题，如漏光/侧面结构缺陷，同时在高分辨率情况下，不同像素因为尺寸效应，会导致亮度存在差异。

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亮度可调的microled及其制备方法，通过在microled发光单元反光层上沉积光电转换层，光电转换层环绕发光单元，通过光电转换层吸收侧壁漏光产生电流并根据电流调整向led提供的数据信号强弱，提高显示画面亮度均匀性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种亮度可调的microled，包括驱动基板，驱动基板表面设有若干发光单元，发光单元包括键合金属层，键合金属层上方设有外延层，外延层剖面结构为梯形，键合金属层和外延层表面覆盖钝化层，钝化层顶面开口以控制外延层出光方向，钝化层外壁沉积反光层，反光层外壁沉积光电转换层，发光单元之间设有流平层，流平层顶部设有n电极层，光电转换层顶部与n电极层相连组成共阴极结构，光电转换层底部通过金属触点连接p电极形成内部回路。

4、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、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，金属膜包括cr、ni、au、ag、sn、ti、pt和pb，非金属膜包括ito膜。

6、优选地，外延层包括第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层，第一半导体层和第二半导体层材料包括znse、zno、gan、aln、inn、ingan、gap、alingap、algaas及其合金。

7、优选地，钝化层与外延层具有不同的折射率，通过调节倾斜角度使外延层形成的光部分全反射到外延层内部；钝化层材料包括sio2、al2o3、sin或聚酰亚胺、su-8光刻胶及其他可光图案化的聚合物。

8、优选地，反光层为高反光介质材料；光电转换层为光电转换材料，包括钙钛矿材料和多环芳香化合物/聚合物材料；

9、优选地，流平层为有机黑矩阵光刻胶、彩色滤光光刻胶、聚酰亚胺、挡墙胶、oc胶、su8光刻胶、苯并环丁烯、al、cu、ag、sio2、al2o3、zro2、tio2、si3n4或hfo2中的一种。

10、优选地，n电极层为带状或除了光开口区外整面覆盖，n电极层可以是cr、ti、pt、au、al、cu、ge或ni等导电金属材料。

11、一种亮度可调的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基板表面镀上第一金属层；

13、s2、通过真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜或真空离子镀膜在外延片表面镀上多层结构的第二金属层；

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；

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，构成独立像素，通过ibe刻蚀键合金属层使其图形化；

16、s5、pecvd沉积钝化层，并通过ibe进行图形化；

17、s6、通过蒸镀或沉积方式在钝化层表面制备反光层，再经icp或ibe刻蚀图案化；

18、s7、通过沉积、电子束蒸镀或溅射的方式在反光层表面制备光电转换层，然后经icp或ibe刻蚀图案化；

19、s8、在发光单元之间填充平坦化材料，并通过光刻法工艺对平坦层进行处理，使其暴露出出光面及光电转换层表面，得到流平层；

20、s9、经光刻、蒸镀或lift-off的方式在流平层上沉积制作n电极层，并完成n电极图形化制备。

21、优选地，外延片包括衬底、缓冲层和外延层，衬底为硅基衬底或蓝宝石衬底，当为蓝宝石衬底时，通过激光剥离法去除衬底，当为硅基衬底时，通过物理打磨减薄、深硅刻蚀、湿法化学腐蚀实现衬底去除。

22、本发明的有益效果：

23、本发明在microled发光单元反光层上沉积光电转换层，光电转换层环绕发光单元，顶部与n电极相连，组成共阴极结构，底部通过触点连接p电极形成内部回路，光电转换层吸收侧壁漏光产生电流，电流经内部回路进入漏流检测模块，漏流检测模块向电源ic反馈电流均匀性情况，电源ic调整向led提供的数据信号强弱，显示画面亮度均匀性提高，整体使用寿命增加。

技术特征：

1.一种亮度可调的microled，其特征在于，包括驱动基板，所述驱动基板表面设有若干发光单元，所述发光单元包括键合金属层，所述键合金属层上方设有外延层，所述外延层剖面结构为梯形，所述键合金属层和外延层表面覆盖钝化层，所述钝化层顶面开口以控制外延层出光方向，所述钝化层外壁沉积反光层，所述反光层外壁沉积光电转换层，所述发光单元之间设有流平层，所述流平层顶部设有n电极层，所述光电转换层顶部与n电极层相连组成共阴极结构，光电转换层底部通过金属触点连接p电极形成内部回路。

2.根据权利要求1所述的亮度可调的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所述的亮度可调的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，所述金属膜包括cr、ni、au、ag、sn、ti、pt和pb，所述非金属膜包括ito膜。

4.根据权利要求1所述的亮度可调的microled，其特征在于，所述外延层包括第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层，第一半导体层和第二半导体层材料包括znse、zno、gan、aln、inn、ingan、gap、alingap、algaas及其合金。

5.根据权利要求1所述的亮度可调的microled，其特征在于，所述钝化层与外延层具有不同的折射率，通过调节倾斜角度使外延层形成的光部分全反射到外延层内部；所述钝化层材料包括sio2、al2o3、sin或聚酰亚胺、su-8光刻胶及其他可光图案化的聚合物。

6.根据权利要求1所述的亮度可调的microled，其特征在于，所述反光层为高反光介质材料；所述光电转换层为光电转换材料，包括钙钛矿材料和多环芳香化合物/聚合物材料。

7.根据权利要求1所述的亮度可调的microled，其特征在于，所述流平层为有机黑矩阵光刻胶、彩色滤光光刻胶、聚酰亚胺、挡墙胶、oc胶、su8光刻胶、苯并环丁烯、al、cu、ag、sio2、al2o3、zro2、tio2、si3n4或hfo2中的一种。

8.根据权利要求1所述的亮度可调的microled，其特征在于，所述n电极层为带状或除了光开口区外整面覆盖，n电极层可以是cr、ti、pt、au、al、cu、ge或ni等导电金属材料。

9.根据权利要求1-8任一项所述的亮度可调的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所述的亮度可调的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，所述衬底为硅基衬底或蓝宝石衬底，当为蓝宝石衬底时，通过激光剥离法去除衬底，当为硅基衬底时，通过物理打磨减薄、深硅刻蚀、湿法化学腐蚀实现衬底去除。

技术总结
本发明涉及显示芯片技术领域，公开了一种亮度可调的MicroLED及其制备方法，亮度可调的MicroLED包括驱动基板，驱动基板表面设有若干发光单元，发光单元包括键合金属层，键合金属层上方设有外延层，外延层剖面结构为梯形，键合金属层和外延层表面覆盖钝化层，钝化层顶面开口以控制外延层出光方向，钝化层外壁沉积反光层，反光层外壁沉积光电转换层，发光单元之间设有流平层，流平层顶部设有N电极层。本发明通过在MicroLED发光单元反光层上沉积光电转换层，光电转换层环绕发光单元，通过光电转换层吸收侧壁漏光产生电流并根据电流调整向LED提供的数据信号强弱，提高显示画面亮度均匀性。

技术研发人员：黄坤翔,王世栋
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