[发明专利]基于III-V族氮化物半导体的LED全彩显示器件结构及制备方法

说明书

本发明提供一种基于III‑V族氮化物半导体的LED全彩显示器件结构及制备方法，包括：有源矩阵驱动硅基背板，包括若干个驱动单元；LED微像素阵列，位于有源矩阵驱动硅基背板表面，包括若干个LED微像素；各LED微像素均包括发光材料层及阳极，各LED微像素的阳极分别与与其对应的驱动单元的阳极相连接；发光材料层位于LED微像素的阳极表面；第一导电类型III‑V族氮化物层，位于各LED微像素的发光材料层表面，且将各LED微像素相连接；彩色显示所需的颜色转换膜，位于第一导电类型的III‑V族氮化物层表面。各LED微像素及各颜色转换膜均通过厚度很小的第一导电类型III‑V族氮化物层相连接，既可以缩小相邻LED微像素的间距，以提高分辨率，又可以降低相邻颜色转换膜之间的串扰。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种基于III-V族氮化物半导体的LED全彩显示器件结构及制备方法。

背景技术

近年来，随着III-V族氮化物(III-Nitride)半导体LED芯片技术和生产工艺的日益进步，超高亮度外延片和芯片生产、封装关键技术的不断突破，其成本也不断降低，基于氮化物(III-Nitride)半导体LED像素的LED显示器以其远超液晶覆硅(liquid-crystal-on-silicon,LCOS)和有机半导体LED(Organic-LED,OLED)的卓越性能，成为LCOS和OLED之外的另一个更具技术竞争力和发展前途的微显示技术。目前，基于氮化物(III-Nitride)半导体LED阵列的显示技术面临的一个挑战是如何实像全彩显示，这主要是由于在现有的技术条件下，还很难在同一单晶衬底上通过外延的方法制造半导体红、绿、蓝LED器件。

在氮化物(III-Nitride)半导体LED彩色显示领域，现有的专利(包括专利申请)技术可以归纳为下面几类：1.采用多颗(至少三颗以上)相互分离并且独立的红、绿、蓝LED芯片通过封装或键和的方式集成到同一硅基电路(薄膜晶体管TFT或单晶硅CMOS)基板上形成二维LED芯片阵列，并单独驱动其中的每一颗芯片，实现彩色显示效果(US09343448，PCT/EP2015/067749，PCT/EP2015/067751，PCT/CN2013/089079,PCT/CN2013/089719)；2.采用多颗相互分离并且独立的白光LED芯片封装在同一电路基板上，形成二维白光LED芯片阵列，然后在白光LED芯片阵列上制作RGB滤光像素图案，每一个红色，绿色或蓝色滤光像素都覆盖在对应的白光LED芯片之上，形成对应的RGB彩色发光像素，相邻的彩色发光像素之间使用不透光的遮挡壁防止串扰，实现彩色显示效果(PCT/CN2014/073773，CN105047681)；3.在单颗LED芯片上制造多个短波长(如蓝光或紫光)微小LED像素器件，这些微小LED像素器件拥有同一个LED芯片衬底，形成在单一芯片上集成的微小LED像素阵列，阵列中每一个微小LED像素都拥有横向电流传导结构，即阴极Ohmic金属接触和阳极Ohmic金属接触都朝向背对LED芯片衬底的一侧，和CMOS硅基背板上的驱动像素的电极面对面通过键合的方式连接，且电流在微小LED像素器件中主要沿着平行于LED芯片衬底表面的方向传输，最后在每一个短波长(如蓝光或紫光)微小LED像素器件的LED芯片衬底上方放置红色或绿色或蓝色颜色转换薄膜，形成对应的红-绿-蓝(RGB)彩色发光像素阵列，实现彩色显示效果(US09047818，US09111464)。