基于氮化物晶体管的发光器件及集成式MicroLED微显示器件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于氮化物晶体管的发光器件及集成式MicroLED微显示器件，采用在衬底的第一表面上集成驱动晶体管和LED芯片，首先在衬底的第一表面生长驱动晶体管的外延层，再间隔地蚀刻驱动晶体管的外延层以裸露出衬底的第一表面，在裸露出的衬底的第一表面上再二次外延生长LED芯片的外延结构，因此在衬底的同一个表面上同时集成了驱动晶体管和LED芯片，可以提高驱动效率，并有较大版图布置面积。LED芯片采用二次外延生长的方式对性能和工艺更加良好，LED芯片的光可以从衬底的第二表面出射，中间没有其他层的吸收，光损耗小。光损耗小。光损耗小。

【技术实现步骤摘要】
基于氮化物晶体管的发光器件及集成式MicroLED微显示器件


[0001]本专利技术涉及显示器件领域，特别是一种基于氮化物晶体管的发光器件及集成式MicroLED微显示器件。

技术介绍

[0002]MicroLED显示器件因其具有可靠性高、色域高、亮度高、透明度高、像素密度(PPI)高等优点成为现阶段研究的重点。并且MicroLED显示器件封装要求低，更容易实现柔性及无缝拼接显示，是未来极具有发展潜力的未来显示器。MicroLED显示器件还适用于高解析度、高透明的大尺寸应用，在未来具有广阔的应用前景。
[0003]目前，MicroLED显示器件的主要研究难点在于通过巨量转移MicroLED发光单元到显示基板(如TFT或CMOS玻璃基板)后才能实现显示。但目前限于良率及组装效率，很难直接实现大尺寸显示基板的巨量转移。在巨量转移MicroLED的过程中，驱动电路与LED芯片位于不同层上，将大量的LED芯片转移在集成驱动电路的显示基板上，驱动电路与LED芯片需要分别制作，分别进行蚀刻。再将一颗颗LED芯片的电极与显示基板上的驱动电路的电极进行焊接以形成发光单元。由于巨量转移工艺对工艺及设备的对准精度要求非常高，因此也成为MicroLED显示器件发展的难题之一。
[0004]专利CN112466915A公开了一种在衬底上生长第一控制薄膜晶体管和第二控制薄膜晶体管的器件结构。由于将显示器件和传感器件做在同一背板上，并将两种器件的控制TFT设计在不同层内，使传感器件自身及其控制TFT都有足够版图布置面积，同时还将独立的传感器件替换为具有其相同功能的薄膜晶体管，使得原本至少为两层的控制TFT层简化为一层，简化了工艺流程和应用的工艺成本。
[0005]目前在显示器件方面通过晶体管和MicroLED集成实现多色可控的方法也有较多借鉴，但是在结构和工艺的优化上所做的各方面工作仍有很多不足。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的技术问题，本申请的实施例提出了一种基于氮化物晶体管的发光器件及集成式MicroLED微显示器件来解决以上的问题。
[0007]根据第一方面，本申请提出了一种基于氮化物晶体管的发光器件，包括：
[0008]衬底；
[0009]驱动晶体管，间隔设置于衬底的第一表面；
[0010]LED芯片，设置于衬底的第一表面上与驱动晶体管相邻的间隔位置上，并与驱动晶体管之间存在间距；
[0011]第一反光层，至少设置于间距内并包覆LED芯片的侧壁。
[0012]在一些实施例中，驱动晶体管包括在衬底的第一表面上依次外延生长的GaN层、AlGaN层、AlN间隔层和AlGaN阻隔层，在AlGaN阻隔层上设有源电极和漏电极、以及在源电极和漏电极之间形成的栅电极。
[0013]在一些实施例中，LED芯片包括在衬底的第一表面上依次外延生长的N
‑
GaN层、多量子阱和P
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GaN层，在N
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GaN层上设有N电极，在P
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GaN层上设有P电极。
[0014]在一些实施例中，第一反光层还设置于LED芯片的顶面，并将P电极的表面裸露出来。
[0015]在一些实施例中，N电极与漏电极通过导电层连接。
[0016]在一些实施例中，还包括透明绝缘层，透明绝缘层包覆在驱动晶体管和导电层的外壁以及第一反光层与LED芯片的外壁之间。
[0017]第二方面，本申请的实施例提出了一种基于氮化物晶体管的集成式MicroLED微显示器件，包括上述的基于氮化物晶体管的发光器件，发光器件在衬底的第一表面上周期性排列构成多个像素单元，像素单元的表面覆盖有封装层，LED芯片下方的衬底设置有贯穿到衬底的第二表面的开孔，开孔内设置有透明基质，在透明基质上设置有棱镜。
[0018]在一些实施例中，每个像素单元包括蓝光发光器件、绿光发光器件和红光发光器件。
[0019]在一些实施例中，LED芯片为蓝光LED芯片，绿光发光器件所对应的透明基质中含有绿光荧光材料，红光发光器件所对应的透明基质中含有红光荧光材料。
[0020]在一些实施例中，LED芯片为绿光LED芯片，蓝光发光器件和红光发光器件所对应的LED芯片为绿光LED芯片中设置纳米环结构形成的蓝光纳米环LED芯片，红光发光器件所对应的透明基质中含有红光荧光材料。
[0021]在一些实施例中，蓝光发光器件包括蓝光纳米线LED芯片，绿光发光器件包括绿光纳米线LED芯片，红光发光器件包括红光纳米线LED芯片。
[0022]在一些实施例中，封装层中设置有栅极连接电极和P电极连接电极，栅极连接电极与驱动晶体管的栅极连接，P电极连接电极与LED芯片的P电极连接。
[0023]在一些实施例中，开孔的侧壁设置有第二反光层。
[0024]本申请的实施例公开了一种基于氮化物晶体管的发光器件及集成式MicroLED微显示器件，采用在衬底的第一表面上集成驱动晶体管和LED芯片，首先在衬底的第一表面生长驱动晶体管的外延层，再间隔地蚀刻驱动晶体管的外延层以裸露出衬底的第一表面，在裸露出的衬底的第一表面上再二次外延生长LED芯片的外延结构，因此在衬底的同一个表面上同时集成了驱动晶体管和LED芯片，提高驱动效率，有较大版图布置面积。LED芯片不需要进行焊接，也无需采用巨量转移，采用二次外延生长的方式形成LED芯片，粘结性能好，LED芯片的光可以从衬底的第二表面出射，中间没有其他层的吸收，光损耗小。
附图说明
[0025]包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
[0026]图1为本申请的实施例的基于氮化物晶体管的发光器件的截面示意图；
[0027]图2为本申请的实施例1的基于氮化物晶体管的集成式MicroLED微显示器件的像素单元封装后的截面示意图；
[0028]图3为本申请的实施例1的基于氮化物晶体管的集成式MicroLED微显示器件的截面示意图；
[0029]图4为本申请的实施例2的基于氮化物晶体管的集成式MicroLED微显示器件的像素单元封装后的截面示意图；
[0030]图5为本申请的实施例2的基于氮化物晶体管的集成式MicroLED微显示器件的截面示意图；
[0031]图6为本申请的实施例3的基于氮化物晶体管的集成式MicroLED微显示器件的像素单元封装后的截面示意图；
[0032]图7为本申请的实施例3的基于氮化物晶体管的集成式MicroLED微显示器件的截面示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氮化物晶体管的发光器件，其特征在于，包括：衬底；驱动晶体管，间隔设置于所述衬底的第一表面；LED芯片，设置于所述衬底的第一表面上与所述驱动晶体管相邻的间隔位置上，并与所述驱动晶体管之间存在间距；第一反光层，至少设置于所述间距内并包覆所述LED芯片的侧壁。2.根据权利要求1所述的基于氮化物晶体管的发光器件，其特征在于，所述驱动晶体管包括在所述衬底的第一表面上依次外延生长的GaN层、AlGaN层、AlN间隔层和AlGaN阻隔层，在所述AlGaN阻隔层上设有源电极和漏电极、以及在所述源电极和所述漏电极之间形成的栅电极。3.根据权利要求2所述的基于氮化物晶体管的发光器件，其特征在于，所述LED芯片包括在所述衬底的第一表面上依次外延生长的N
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GaN层、多量子阱和P
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GaN层，在所述N
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GaN层上设有N电极，在所述P
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GaN层上设有P电极，所述第一反光层还设置于所述LED芯片的顶面，并将所述P电极的表面裸露出来，所述N电极与所述漏电极通过导电层连接。4.根据权利要求2所述的基于氮化物晶体管的发光器件，其特征在于，还包括透明绝缘层，所述透明绝缘层包覆在所述驱动晶体管和所述导电层的外壁以及所述第一反光层与所述LED芯片的外壁之间。5.一种基于氮化物晶体管的集成式MicroLED微显示器件，其特征在于，包括权利要求1
‑
4中任一项所述的基于氮化物晶体管的发光器件，所述发光器件在所述衬底的第一表面上周期性...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟杰，郑曦，高玉琳，陈忠，吕毅军，郑振耀，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：