一种全彩化的半导体发光微显示器及其制造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种全彩化的半导体发光微显示器的结构及其制造工艺。全彩化的半导体发光微显示器包含硅基底、呈阵列排布的微发光二极管、透明平坦化层、滤色层以及透明基板；微发光二极管至少包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极；透明平坦化层覆于微发光二极管表面，滤色层位于透明平坦化层上，透明基板位于滤色层上，微发光二极管由驱动电路提供的电流所驱动，且发射第一光线；滤色层包含若干滤色点，滤色点在垂直方向上覆盖微发光二极管，且将微发光二极管发射的第一光线转变为第二光线。本发明专利技术的全彩化的半导体发光微显示器相比现有技术制作工艺得到简化，器件一致性和良率得到提升。

【技术实现步骤摘要】
一种全彩化的半导体发光微显示器及其制造工艺
本专利技术涉及半导体发光微显示器的制造
，特别是一种基于微发光二极管器件的结构及其制造工艺。
技术介绍
基于非有机发光材料的发光二极管(LED)显示技术已经广泛用于各行各业。现有LED多以蓝宝石为基底，单像素间距为100微米以上，主要用于中大尺寸屏幕。在穿戴式近眼显示和投影显示领域，希望采用物理面积更小、集成度更高、分辨率更大的显示器，尤其是全彩微LED显示器。以单晶硅为基底的LED微型显示器是较佳选择。然而目前大多数微LED显示器像素间距为30微米以上，且多为单色器件，不能满足全彩显示要求。现有全彩微LED显示器的工艺过程为，在同一个基板上接连制作红色发光器件、绿色发光器件和蓝色发光器件，需要经过三道微发光二极管器件的制作工艺，成本高且一致性不好，且红色发光器件、绿色发光器件和蓝色发光器件的制作流程不兼容，较多的工艺流程也降低了成品良率。因此，本领域的技术人员致力于开发一种更加有效的全彩化的半导体发光微显示器件，简化生产流程，并使器件一致性和良率得到提升。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何低成本地实现全彩微LED显示器，简化工艺，降低成本，并提升器件一致性和良率。为实现上述目的，本专利技术采用在硅基板上制作滤色层的方案，将滤色层制作于带有驱动电路和微发光二极管的硅基板表面，在制作滤色层之前，首先将制有微发光二极管的表面平坦化，然后将滤色层制作于平坦化层之上，最后将透明基板贴合于硅基底表面，形成全彩化的半导体发光微显示器。由于对于微发光二极管采用了相同的后端工艺流程，器件一致性和良率得到提升。本专利技术提供的全彩化的半导体发光微显示器，至少包含硅基底、呈阵列排布的微发光二极管、透明平坦化层、滤色层以及透明基板，且：所述硅基底包含驱动电路，所述驱动电路至少包含金属-氧化物半导体场效应晶体管、金属连接线和通孔；所述微发光二极管至少包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极；所述多层非有机化合物由Ga、As、In、Al、Se、Zn、Si、P、N或C元素构成且可掺杂；所述透明平坦化层覆于微发光二极管表面，所述滤色层位于透明平坦化层上，所述透明基板位于滤色层上。所述微发光二极管由所述驱动电路提供的电流所驱动，且发射第一光线；所述滤色层包含若干滤色点，所述滤色点在垂直方向上覆盖所述微发光二极管，且将微发光二极管发射的第一光线转变为第二光线。进一步地，所述微发光二极管之间的中心距离不大于20μm且单个微发光二极管的电流不高于30μA。进一步地，所述透明平坦化层为透明有机物质或无机物质，厚度不超过10μm。进一步地，所述滤色点在垂直方向上完全覆盖所述微发光二极管，所述滤色点中心点位置距离所述微发光二极管中心点位置不大于1μm。进一步地，所述第一光线为白光或蓝光，且，当第一光线为白光时，所述白光由所述微发光二极管中蓝光材料发出的蓝光及所述蓝光材料发出的蓝光激发荧光粉发出的光复合成，或由至少两种单色光材料发出的单色光复合成，所述滤色点将白光过滤成的第二光线为红光、绿光或蓝光。当第一光线为蓝光时，所述滤色点将蓝光转换成的第二光线为红光、绿光或蓝光。进一步地，所述滤色点的排布顺序为红绿蓝、红绿蓝绿或红绿蓝白。进一步地，所述滤色点包括利用有机光敏材料制造的彩色抗蚀剂，所述滤色层厚度不超过3μm。进一步地，所述透明基板与滤色层之间为厚度不超过50μm的胶水，胶水覆盖范围为透明基板的全部或四周。进一步地，所述透明基板为厚度为0.4～1.2mm的无机玻璃，且所述透明基板上可选择地覆盖有抗反光涂膜。进一步地，所述非有机微发光二极管为水平结构或垂直结构。进一步地，所述微发光像素具有至少一个公共电极。本专利技术还提供了一种全彩化的半导体发光微显示器的制造工艺，包含以下过程：在硅基底上制作驱动电路，所述驱动电路至少包含金属-氧化物半导体场效应晶体管、金属连接线和通孔，所述制作包含薄膜制造工艺、图形转移工艺和/或掺杂工艺；在制有驱动电路的硅基底上通过蒸发、溅射、剥离、刻蚀、CVD、键合、批量转移和/或打印工艺制作微发光像素，所述微发光二极管至少包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极，所述多层非有机化合物由Ga、As、In、Al、Se、Zn、Si、P、N或C元素构成且可掺杂，所述微发光二极管由所述驱动电路提供的电流所驱动，且发射第一光线；在制有所述微发光二极管的硅基底表面制作透明平坦化层，在所述透明平坦化层上制作滤色层，将透明基板贴合至具有滤色层的硅基底上，贴合覆盖范围为透明基板的全部或四周。所述滤色层包含若干滤色点，所述滤色点在垂直方向上覆盖所述微发光二极管，且将微发光二极管发射的第一光线转变为第二光线；进一步地，所述第一光线为白光或蓝光，且，当第一光线为白光时，所述制造工艺包含了蓝光材料的制作过程和荧光粉的制作过程，或包含了至少两种单色光材料的制作过程。当第一光线为蓝光时，所述制造工艺包含了蓝光材料的制作过程。进一步地，所述透明平坦化层制作方法包括蒸发、溅射、旋涂、刻蚀、CVD、CMP。进一步地，所述滤色层制作方法包括蒸发、溅射、光刻、显影、刻蚀、烘烤、染色、电沉积、印刷、打印、喷墨、颜料分散、激光转印。进一步地，所述硅基底为硅晶圆片，所述制造工艺还包括将晶圆片切割为单芯片的过程。进一步地，所述贴合包含了透明基板通过胶水贴合于制有滤色层的硅基底上的过程，胶水覆盖范围为透明基板的全部或四周。与现有技术相比，本专利技术提供的全彩化的半导体发光微显示器的结构以及制作工艺，尤其是一种平坦化层和滤色层的结构和工艺，使器件制作过程得到了简化，工艺兼容性得到提升，并且器件一致性和良率得到提高。第二，本专利技术提供了全彩化的半导体发光微显示器的像素排列方法，使像素排列更加有效。第三，本专利技术提供了全彩化的半导体发光微显示器中微发光二极管的不同器件结构，使之工艺兼容性更高。第四，本专利技术还提供公共电极的不同引接方法，可以分别调节不同颜色分量，使白光的合成更加方便。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的全彩化的半导体发光微显示器部分侧剖图；图2是本专利技术的一个较佳实施例的像素间距示意图；图3(a)是本专利技术的一个较佳实施例的第一光线和第二光线转换示意图；图3(b)是图3(a)中不同微发光二极管之间包括光隔离层的示意图；图4(a)是本专利技术的一个较佳实施例的滤色点排布图样；图4(b)是本专利技术另一个较佳实施例的滤色点排布图样；图4(c)是本专利技术再一个较佳实施例的滤色点排布图样；图4(d)是本专利技术又一个较佳实施例的滤色点排布图样；图4(e)是本专利技术又一个较佳实施例的滤色点排布图样；图4(f)是本专利技术又一个较佳实施例的滤色点排布图样；图4(g)是本专利技术又一个较佳实施例的滤色点排布图样；图4(h)是本专利技术又一个较佳实施例的滤色点排布图样；图4(i)是本专利技术又一个较佳实施例的滤色点排布图样；图5是本专利技术的一个较佳实施例的滤色点的侧剖图；图6(a)是本专利技术的一个较佳实施例的胶水贴合的侧剖图；图6(b)是本专利技术另一个较佳实施例的胶水贴合的侧剖图；图7是本专利技术的一个较佳实施例的透明基板的侧剖图；图8(a)是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全彩化的半导体发光微显示器，其特征在于，至少包含硅基底、呈阵列排布的微发光二极管、透明平坦化层、滤色层以及透明基板，且：所述硅基底包含驱动电路，所述驱动电路至少包含金属‑氧化物半导体场效应晶体管、金属连接线和通孔；所述微发光二极管至少包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极；所述多层非有机化合物由Ga、As、In、Al、Se、Zn、Si、P、N或C元素构成且可掺杂；所述透明平坦化层覆于微发光二极管表面，所述滤色层位于透明平坦化层上，所述透明基板位于滤色层上；所述微发光二极管由所述驱动电路提供的电流所驱动，且发射第一光线；所述滤色层包含若干滤色点，所述滤色点在垂直方向上覆盖所述微发光二极管，且将微发光二极管发射的第一光线转变为第二光线。

【技术特征摘要】
1.一种全彩化的半导体发光微显示器，其特征在于，至少包含硅基底、呈阵列排布的微发光二极管、透明平坦化层、滤色层以及透明基板，且：所述硅基底包含驱动电路，所述驱动电路至少包含金属-氧化物半导体场效应晶体管、金属连接线和通孔；所述微发光二极管至少包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极；所述多层非有机化合物由Ga、As、In、Al、Se、Zn、Si、P、N或C元素构成且可掺杂；所述透明平坦化层覆于微发光二极管表面，所述滤色层位于透明平坦化层上，所述透明基板位于滤色层上；所述微发光二极管由所述驱动电路提供的电流所驱动，且发射第一光线；所述滤色层包含若干滤色点，所述滤色点在垂直方向上覆盖所述微发光二极管，且将微发光二极管发射的第一光线转变为第二光线。2.如权利要求1所述的全彩化的半导体发光微显示器，其特征在于，所述微发光二极管之间的中心距离不大于20μm且单个微发光二极管的电流不高于30μA。3.如权利要求1所述的全彩化的半导体发光微显示器，其特征在于，所述透明平坦化层为透明有机物质或透明无机物质，厚度不超过10μm。4.如权利要求1所述的全彩化的半导体发光微显示器，其特征在于，所述滤色点在垂直方向上完全覆盖所述微发光二极管，所述滤色点中心点位置距离所述微发光二极管中心点位置不大于1μm。5.如权利要求1所述的全彩化的半导体发光微显示器，其特征在于，所述第一光线为白光或蓝光，且：当第一光线为白光时，所述白光由所述微发光二极管中蓝光材料发出的蓝光及所述蓝光材料发出的蓝光激发荧光粉发出的光复合成，或由至少两种单色光材料发出的单色光复合成，所述滤色点将白光过滤成的第二光线为红光、绿光或蓝光；当第一光线为蓝光时，所述滤色点将蓝光转换成的第二光线为红光、绿光或蓝光。6.如权利要求1或5所述的全彩化的半导体发光微显示器，其特征在于，所述滤色点的排布顺序为红绿蓝、红绿蓝绿或红绿蓝白。7.如权利要求1所述的全彩化的半导体发光微显示器，其特征在于，所述滤色点包括利用有机光敏材料制造的彩色抗蚀剂，所述滤色层厚度不超过3μm。8.如权利要求1所述的全彩化的半导体发光微显示器，其特征在于，所述透明基板与滤色层之间为厚度不超过50μm的胶水，胶水覆盖范围为透明基板的全部或四周。9.如权利要求1所述的全彩化的半导体发光微显示器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄舒平，季渊，余云森，
申请(专利权)人：南京迈智芯微光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32