TWI692887B - Micro-LED晶片、顯示幕及製備方法 - Google Patents

Abstract

一種Micro-LED顯示幕的製備方法，包括以下步驟：在藍寶石襯底上依次生長N型GaN層、量子阱發光層和P型GaN層；由上至下依次蝕刻P型GaN層、量子阱發光層以及N型GaN層，形成第一溝槽；在P型GaN層上表面生長ITO層，並對其進行蝕刻，形成第二溝槽；在所述第一溝槽中形成N型接觸電極；在N型接觸電極上表面以及所述第二溝槽中分別形成具有上寬下窄的縱截面形狀的反射電極；在Micro-LED晶片表面沉積絕緣層並對所述絕緣層進行蝕刻，露出所述反射電極；將驅動電路基板焊接至所述反射電極。本發明還提供一種Micro-LED晶片及顯示幕，增加了Micro-LED晶片焊接的結合力，提高了Micro-LED顯示幕的成品率，降低了生產成本。

Description

Micro-LED晶片、顯示幕及製備方法

本本發明涉及LED顯示技術領域，尤其涉及一種Micro-LED晶片、顯示幕及製備方法。

微發光二極體顯示器（Micro LED Display）為新一代的顯示技術，採用微型化LED陣列，也就是將LED結構設計進行薄膜化、微小化與陣列化，使其體積約為目前主流LED大小的1%。Micro LED顯示幕中的每一個畫素都能定址、單獨驅動發光，將畫素點的距離由原本的毫米級降到微米級。Micro LED的優點包括，低功耗、高亮度、超高解析度與色彩飽和度、反應速度快、超省電、壽命較長、效率較高等，其功率消耗量約為LCD的10%、OLED的50%。而與同樣是自發光顯示的OLED相較之下，亮度比其高30倍，且解析度可達1500PPI（畫素密度），相當於Apple Watch採用OLED面板達到300PPI的5倍之多，另外，具有較佳的材料穩定性與無影像烙印。

現有的微發光二極體顯示器結構，隨著LED晶片尺寸的縮小，焊盤尺寸會也會成倍減小，使得晶片與屏體基板焊接的結合力會隨之減小，LED晶片脫焊的概率增加，最終導致Micro-LED顯示幕的壞點數量成倍增多。特別在柔性、折疊、以及拉伸等Micro-LED屏體中，在使用過程中，對焊接的結合力要求更高，因脫焊致使螢幕出現壞點的數量會更多。

為了解決現有技術存在的不足，本發明提供一種Micro-LED晶片、顯示幕及製備方法，防止Micro-LED晶片與驅動電路基板焊接時的脫焊現象。

根據本發明的一個方面，提供了一種Micro-LED晶片，包括，藍寶石襯底、N型GaN層、量子阱發光層、P型GaN層、ITO層、N型接觸電極、反射電極，以及絕緣層，其中，所述反射電極為上寬下窄的縱截面形狀，且其上表面高於所述ITO層的上表面。

根據本發明的另一個方面，提供了一種Micro-LED顯示幕，包括上述方面的Micro-LED晶片、驅動電路基板，所述驅動電路基板焊接至所述Micro-LED晶片的所述反射電極。

為了實現上述目的，本發明提供的Micro-LED顯示幕的製備方法，包括以下步驟：在藍寶石襯底上依次生長N型GaN層、量子阱發光層和P型GaN層；蝕刻P型GaN層、量子阱發光層以及N型GaN層，形成第一溝槽；在P型GaN層上表面生長ITO層，並對ITO層進行蝕刻，形成第二溝槽；在所述第一溝槽中形成N型接觸電極；在N型接觸電極上表面以及所述第二溝槽中分別形成具有上寬下窄的縱截面形狀的反射電極；在Micro-LED晶片表面沉積絕緣層並進行蝕刻，露出所述反射電極；將驅動電路基板焊接至所述反射電極。

在本發明其中一個實施例中，上述Micro-LED晶片的所述N型接觸電極位於所述N型GaN層的上表面，所述N型接觸電極的上表面與所述P型GaN層上表面處於同一高度。

在本發明其中一個實施例中，上述Micro-LED晶片的所述絕緣層位於所述Micro-LED晶片的上表面，其高度比所述反射電極的高度高。

在本發明其中一個實施例中，上述Micro-LED晶片的所述反射電極的縱截面形狀為倒梯形。

在本發明其中一個實施例中，上述Micro-LED顯示幕的製備方法中所述在第一溝槽中形成N型接觸電極的步驟，是在所述第一溝槽的底部形成N型接觸電極，使所述N型接觸電極的上表面與所述P型GaN層上表面處於同一高度。

在本發明其中一個實施例中，上述Micro-LED顯示幕的製備方法中所述在Micro-LED晶片表面沉積絕緣層的步驟，是在Micro-LED晶片表面沉積絕緣層，使所述絕緣層的上表面高於所述反射電極上表面。

在本發明其中一個實施例中，上述Micro-LED顯示幕的製備方法中所述反射電極的縱截面形狀為倒梯形。

本發明的Micro-LED晶片、顯示幕及製備方法，通過採用倒梯形電極作為焊盤的設計，增加Micro-LED晶片焊接的結合力，不但解決了Micro-LED晶片與屏體基板焊接時脫焊的問題，有效地減少Micro-LED晶片與驅動電路基板脫焊異常的發生概率，提高Micro-LED顯示器的加工良率，降低了生產成本。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而瞭解。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所圖示式作詳細說明如下。

以下結合圖示對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。

圖1為根據本發明的一個實施例的Micro-LED顯示幕結構示意圖。如圖1所示，在這個實施例中，Micro-LED顯示幕包括Micro-LED晶片，以及通過焊料與Micro-LED晶片焊接在一起的驅動電路基板10，其中，Micro-LED晶片包括藍寶石襯底1、N型GaN層2、量子阱發光層3、P型GaN層4、ITO層5、N型接觸電極6、反射電極7、絕緣層8。

在藍寶石襯底1的上方形成有N型GaN層2。N型GaN層2包括適於形成N型接觸電極6的第一區域，以及第二區域。在N型GaN層2的第二區域上依次形成有量子阱發光層3和P型GaN層4。

ITO層5位於P型GaN層4的上表面。

N型接觸電極6位於N型GaN層2的第一區域的上表面，N型接觸電極6的上表面與P型GaN層4的上表面位於同一高度，使得N型接觸電極6能夠與焊料更好地接觸。

兩個反射電極7，一個位於N型接觸電極6上表面，另一個位於P型GaN層4上表面。每個反射電極7的上表面均高於ITO層5的上表面，且具有上寬下窄的縱截面形狀，從而增大了反射電極7與焊料的接觸面積，增加Micro-LED晶片焊接的結合力，解決Micro-LED晶片與驅動電路基板10焊接時容易脫焊的問題。在本實施例中，反射電極7的縱截面形狀為倒梯形，在其他實施例中可以採用任何合適的上寬下窄的形狀。

絕緣層8位於Micro-LED晶片上表面，其高度比反射電極7的高度高，可以避免焊料溢出到Micro-LED晶片的表面，導致P、N電極直接導通。

圖2為根據本發明的一個實施例的Micro-LED顯示幕製備方法流程圖。下面將參考圖2，對本發明的Micro-LED顯示幕製備方法進行詳細描述。

首先，在步驟201，在藍寶石襯底1上依次生長一層N型GaN層2、一層量子阱發光層3和一層P型GaN層4，形成Micro-LED晶片的外延層。圖3為根據本發明的一個實施例形成的外延層的縱截面結構示意圖，如圖3所示，Micro-LED晶片的外延層從下至上依次為N型GaN層2、量子阱發光層3和P型GaN層4。

在步驟202，在Micro-LED晶片的外延層的一個區域，從上至下對P型GaN層4、量子阱發光層3 和N型GaN層2進行蝕刻，形成第一溝槽20。在本步驟中，對N型GaN層2進行部分蝕刻。圖4為根據本發明的一個實施例的在外延層形成第一溝槽的縱截面結構示意圖，如圖4所示，第一溝槽20穿過P型GaN層4、量子阱發光層3 直到N型GaN層2。

在步驟203，在P型GaN層4上生長一層ITO層5（ITO薄膜），並對其進行蝕刻，露出P型GaN層4，形成第二溝槽30。圖5為根據本發明的一個實施例的在ITO層形成第二溝槽的縱截面結構示意圖，如圖5所示，ITO層5位於P型GaN層4的上表面，第二溝槽30的底部為P型GaN層4。

在步驟204，在第一溝槽20底部形成N型接觸電極6。圖6為根據本發明的一個實施例的在第一溝槽中形成N型接觸電極的縱截面結構示意圖，如圖6所示，形成的N型接觸電極6的水平寬度小於第一溝槽20的水平寬度，其上表面與P型GaN層4位於同一高度。

在步驟205，在N型接觸電極6的上表面和第二溝槽中分別形成反射電極7。圖7為根據本發明的一個實施例的在N型接觸電極上和第二溝槽中分別形成反射電極的縱截面結構示意圖。如圖7所示，形成的反射電極7具有倒梯形的縱截面形狀，其上表面高於ITO層5。

在步驟206，沉積絕緣材料，在Micro-LED晶片的上表面形成絕緣層8，然後對絕緣層8進行開孔，露出反射電極7。圖8為根據本發明的一個實施例的Micro-LED晶片的縱截面結構示意圖。如圖8所示，絕緣層8的高度比反射電極7的高度高，開孔後露出了兩個反射電極7。

在步驟207，在驅動電路基板10的下部製備焊料凸點9。圖9為根據本發明的一個實施例的帶有焊料凸點的驅動電路基板的縱截面結構示意圖，如圖9所示，在驅動電路基板10的下部形成有兩個焊料凸點9，分別與絕緣層8上的開孔相對應。每個焊料凸點9的體積需等於或略小於絕緣層8的開孔體積，滿足每個焊料凸點9完全填充到開孔裡，避免焊料從孔中溢出，導致P、N電極直接導通。

在步驟208，將驅動電路基板10置於絕緣層8上表面，利用焊料凸點9將驅動電路基板10焊接在倒梯形反射電極7上，完成Micro-LED顯示幕的製備。圖10為根據本發明的一個實施例的Micro-LED晶片與基板焊接在一起的縱截面結構示意圖，如圖10所示，焊料在倒梯形反射電極7周圍形成焊點，將Micro-LED晶片與驅動電路基板10焊接在一起。

以上僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，本發明的Micro-LED晶片，可用於製造Micro-LED顯示幕，特別是柔性、折疊、以及拉伸的Micro-LED顯示幕。對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換，但是凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

1‧‧‧藍寶石襯底2‧‧‧N型GaN層3‧‧‧量子阱發光層4‧‧‧P型GaN層45‧‧‧ITO層6‧‧‧N型接觸電極7‧‧‧反射電極8‧‧‧絕緣層9‧‧‧焊料凸點10‧‧‧驅動電路基板

20:第一溝槽

30:第二溝槽

201-208:步驟

圖示用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起，用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在圖示中： 圖1為根據本發明的一個實施例的Micro-LED顯示幕結構示意圖。 圖2為根據本發明的一個實施例的Micro-LED顯示幕製備方法流程圖。 圖3為根據本發明的一個實施例的形成的外延層的縱截面結構示意圖。 圖4為根據本發明的一個實施例的在外延層形成第一溝槽的縱截面結構示意圖。 圖5為根據本發明的一個實施例的在ITO層形成第二溝槽的縱截面結構示意圖。 圖6為根據本發明的一個實施例的在第一溝槽中形成N型接觸電極的縱截面結構示意圖。 圖7為根據本發明的一個實施例的在N型接觸電極上和第二溝槽中分別形成反射電極的縱截面結構示意圖。 圖8為根據本發明的一個實施例的Micro-LED晶片的縱截面結構示意圖。 圖9為根據本發明的一個實施例的帶有焊料凸點的驅動電路基板的縱截面結構示意圖。 圖10為根據本發明的一個實施例的Micro-LED晶片與驅動電路基板焊接在一起的縱截面結構示意圖。

201-208‧‧‧步驟

Claims (8)

1. 一種Micro-LED顯示幕，包括：Micro-LED晶片及驅動電路基板，其中，所述Micro-LED晶片包括藍寶石襯底、N型GaN層、量子阱發光層、P型GaN層、ITO層、N型接觸電極、反射電極以及絕緣層，所述驅動電路基板的下部設置有焊料凸點，所述反射電極具有上寬下窄的縱截面形狀，且其上表面高於所述ITO層的上表面；所述焊料凸點與所述反射電極接觸並在所述反射電極周圍形成焊點。
2. 如申請專利範圍第1項所述的Micro-LED顯示幕，其中，所述N型接觸電極位於所述N型GaN層的上表面，所述N型接觸電極的上表面與所述P型GaN層上表面處於同一高度。
3. 如申請專利範圍第1項所述的Micro-LED顯示幕，其中，所述絕緣層位於所述Micro-LED晶片的上表面，所述絕緣層的高度比所述反射電極的高度高。
4. 如申請專利範圍第1項所述的Micro-LED顯示幕，其中，所述反射電極的縱截面形狀為倒梯形。
5. 一種Micro-LED顯示幕的製備方法，其中，包括以下步驟：在藍寶石襯底上依次生長N型GaN層、量子阱發光層和P型GaN層；由上至下依次蝕刻所述P型GaN層、所述量子阱發光層以及所述N型GaN層，形成第一溝槽； 在所述P型GaN層上表面生長ITO層，並對所述ITO層進行蝕刻，形成第二溝槽；在所述第一溝槽中形成N型接觸電極；在所述N型接觸電極上表面以及所述第二溝槽中分別形成具有上寬下窄的縱截面形狀的反射電極；在Micro-LED晶片表面沉積絕緣層並對所述絕緣層進行蝕刻，露出所述反射電極；在驅動電路基板的下部製備焊料凸點；以及利用所述焊料凸點將所述驅動電路基板焊接至所述反射電極，其中，所述焊料凸點與所述反射電極接觸並在所述反射電極周圍形成焊點。
6. 如申請專利範圍第5項所述的Micro-LED顯示幕的製備方法，其中，所述在所述第一溝槽中形成N型接觸電極的步驟，是在所述第一溝槽的底部形成所述N型接觸電極，使所述N型接觸電極的上表面與所述P型GaN層上表面處於同一高度。
7. 如申請專利範圍第5項所述的Micro-LED顯示幕的製備方法，其中，所述在Micro-LED晶片表面沉積絕緣層的步驟，是在所述Micro-LED晶片表面沉積所述絕緣層，使所述絕緣層的上表面高於所述反射電極上表面。
8. 如申請專利範圍第5項所述的Micro-LED顯示幕的製備方法，其中，所述反射電極的縱截面形狀為倒梯形。

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