[發(fā)明專利]一種減小光學(xué)串擾的新型Micro-LED顯示陣列及其制備方法

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• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112599553A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 寇建權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 天津賽米卡爾科技有限公司
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/32;H01L33/20;H01L33/22
• 代理公司: 天津創(chuàng)信方達專利代理事務(wù)所(普通合伙) 12247
• 代理人: 李京京

本發(fā)明的目的是針對當前Micro?LED顯示中存在的不足，提出一種減小光學(xué)串擾的新型Micro?LED顯示陣列。該方案將當前主流的Micro?LED顯示陣列中的各個Micro?LED的間隔處做成粗糙表面，使得在GaN層和藍寶石(sapphire)襯底之間的通道內(nèi)部傳播的光通過粗糙表面透出，從而抑制其在通道內(nèi)傳播并進一步影響相鄰的Micro?LED，提高每個像素點色彩的純潔性，進而提高顯示陣列的對比度和可靠性，減少芯片成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電領(lǐng)域，具體地說是一種減小光學(xué)串擾的新型Micro-LED顯示陣列及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，對于智能手機，平板電腦，電視顯示而言，液晶顯示(LCD)和有機發(fā)光二極管(OLED)顯示是兩個主流顯示技術(shù)。這兩種技術(shù)都有其優(yōu)點和缺點。LCD的主要優(yōu)點是使用壽命長，高亮度和低成本，而OLED的獨特優(yōu)勢是容易實現(xiàn)超薄，從而實現(xiàn)靈活的顯示。但是，LCD有兩個要克服的缺點：對比度和靈活性有限。另一方面，OLED的主要挑戰(zhàn)在于其使用的壽命以及高成本。而基于Mini-LED和Micro-LED的顯示技術(shù)逐漸吸引了廣泛關(guān)注，Micro-LED作為新一代顯示技術(shù)，比現(xiàn)有的OLED和LCD技術(shù)亮度更高、發(fā)光效率更好、功耗更低。2017年5月，蘋果已經(jīng)開始新一代顯示技術(shù)的開發(fā)。2018年2月，三星在CES 2018上推出了Micro LED電視。

如今，III-氮化物半導(dǎo)體已被發(fā)現(xiàn)很好的應(yīng)用在照明技術(shù)和電力電子領(lǐng)域。由于氮化物L(fēng)ED空前的高發(fā)光效率，并結(jié)合其壽命長和可靠性，使它們成為許多住宅，商業(yè)以及工業(yè)室內(nèi)和室外的照明系統(tǒng)的首選。基于氮化物的LED能很好的覆蓋紫外到綠光這塊光譜范圍。而作為新一代顯示技術(shù)的Micro-LED技術(shù)主要通過兩種方法實現(xiàn)全彩化顯示，一種是基于三原色原理制造出紅綠藍三色Micro-LED器件來組合，另外一種是基于顏色轉(zhuǎn)換材料來實現(xiàn)全彩化顯示，而通過這種的顏色轉(zhuǎn)換材料的方案，他需要藍光或者深紫外LED來激活顏色轉(zhuǎn)換材料量子點或熒光粉來說實現(xiàn)全才顯示。而基于III-氮化物半導(dǎo)體的藍光或者深紫外LED再次成為了研究熱點。

但是對于基于顏色轉(zhuǎn)換材料的Micro-LED全彩顯示技術(shù)仍然存在一個亟待解決的問題：光學(xué)串擾(cross-talk)。當整個陣列通過外加特定電路尋址單個像素時，相鄰像素點和區(qū)域也會收到一定的干擾。這些問題可能導(dǎo)致顯示陣列功能出現(xiàn)故障，在實現(xiàn)顯示應(yīng)用中，也會降低圖像保真度以及顏色對比度，同時也會造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜毕莶p弱光通信中的信噪比。常見的減少串擾(cross-talk)的方法有，將半球形微透鏡陣列也集成到了Micro-LED陣列中，每個微透鏡都耦合到單個Micro-LED像素,微透鏡可以有效地準直Micro-LED發(fā)出的發(fā)散光，從而減少不同像素點之間的光學(xué)串擾。其次通過簡單的光刻方法制造用于QD噴射的窗口和用于減少串擾的阻擋壁，單一像素的發(fā)散光會被阻擋壁吸收，而被局限在窗口中。而在這里，我們在不同Micro-LED像素點的間隔采取粗糙化形成特定形狀的表面，使得像素點的發(fā)散光通過粗糙表面投射出去，從而減少各個獨立像素相互之間的影響，大大減小了不同像素之間的光學(xué)串擾，實現(xiàn)了顯示顏色的更精確控制以及更高的顏色對比度，降低了顯示芯片制造的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對當前Micro-LED顯示中存在的不足，提出一種減小光學(xué)串擾的新型Micro-LED顯示陣列。該方案將當前主流的Micro-LED顯示陣列中的各個Micro-LED的間隔處做成粗糙表面，使得在GaN層和藍寶石(sapphire)襯底之間的通道內(nèi)部傳播的光通過粗糙表面透出，從而減少其在通道內(nèi)傳播并進一步影響相鄰的Micro-LED，提高每個像素點色彩的純潔性，進而提高顯示陣列的對比度和可靠性，減少芯片成本。

本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：