The invention provides a III V nitride semiconductor LED full-color display device structure and preparation method, including: Based on active matrix drive silicon backplane, including a plurality of driving units; LED micro array of pixels in the active matrix driving silicon backplane surface comprises a plurality of micro LED pixels; the micro pixel LED includes a light emitting material layer and the anode, the anode anode drive unit LED micro pixels respectively with the corresponding connection; anode surface material layer in LED micro pixel luminescence; the first conductivity type III V nitride layer, a light-emitting material layer in the surface of LED micro pixels, and each pixel of LED micro phase connection; color display desired color conversion film, III V nitride layer located on the surface of the first conductivity type. III V first conductivity type nitride layer of the LED and the micro pixel color conversion film thickness by a small connected space can minimize the adjacent pixels of the micro LED, in order to improve the resolution, but also can reduce the crosstalk between adjacent color conversion film.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)及制備方法
本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體
,特別是涉及一種基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)及制備方法。
技術(shù)介紹
近年來(lái),隨著III-V族氮化物(III-Nitride)半導(dǎo)體LED芯片技術(shù)和生產(chǎn)工藝的日益進(jìn)步,超高亮度外延片和芯片生產(chǎn)、封裝關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破,其成本也不斷降低,基于氮化物(III-Nitride)半導(dǎo)體LED像素的LED顯示器以其遠(yuǎn)超液晶覆硅(liquid-crystal-on-silicon,LCOS)和有機(jī)半導(dǎo)體LED(Organic-LED,OLED)的卓越性能,成為L(zhǎng)COS和OLED之外的另一個(gè)更具技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前途的微顯示技術(shù)。目前,基于氮化物(III-Nitride)半導(dǎo)體LED陣列的顯示技術(shù)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是如何實(shí)像全彩顯示,這主要是由于在現(xiàn)有的技術(shù)條件下,還很難在同一單晶襯底上通過(guò)外延的方法制造半導(dǎo)體紅、綠、藍(lán)LED器件。在氮化物(III-Nitride)半導(dǎo)體LED彩色顯示領(lǐng)域,現(xiàn)有的專利(包括專利申請(qǐng))技術(shù)可以歸納為下面幾類:1.采用多顆(至少三顆以上)相互分離并且獨(dú)立的紅、綠、藍(lán)LED芯片通過(guò)封裝或鍵和的方式集成到同一硅基電路(薄膜晶體管TFT或單晶硅CMOS)基板上形成二維LED芯片陣列,并單獨(dú)驅(qū)動(dòng)其中的每一顆芯片,實(shí)現(xiàn)彩色顯示效果(US09343448,PCT/EP2015/067749,PCT/EP2015/067751,PCT/CN2013/089079,PCT/CN2013/089719);2.采用多顆相互分離并且獨(dú)立的白光LED芯片封裝 ...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于III?V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于,所述基于III?V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)包括:有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板,所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板內(nèi)包括若干個(gè)驅(qū)動(dòng)單元,每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)單元均包括陽(yáng)極及共用陰極;LED微像素陣列,位于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板表面,包括若干個(gè)LED微像素;所述LED微像素在所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基板表面呈陣列分布;各所述LED微像素均包括發(fā)光材料層及陽(yáng)極,各所述LED微像素的陽(yáng)極均位于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板表面,且分別與與其對(duì)應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)單元的陽(yáng)極相連接;所述發(fā)光材料層位于所述LED微像素的所述陽(yáng)極表面;第一導(dǎo)電類型III?V族氮化物層,位于各所述LED微像素的發(fā)光材料層表面,且將各所述LED微像素相連接;彩色顯示所需的顏色轉(zhuǎn)換膜,位于所述第一導(dǎo)電類型的III?V族氮化物層表面。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于,所述基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)包括:有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板,所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板內(nèi)包括若干個(gè)驅(qū)動(dòng)單元,每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)單元均包括陽(yáng)極及共用陰極;LED微像素陣列,位于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板表面,包括若干個(gè)LED微像素;所述LED微像素在所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基板表面呈陣列分布;各所述LED微像素均包括發(fā)光材料層及陽(yáng)極,各所述LED微像素的陽(yáng)極均位于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板表面,且分別與與其對(duì)應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)單元的陽(yáng)極相連接;所述發(fā)光材料層位于所述LED微像素的所述陽(yáng)極表面;第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層,位于各所述LED微像素的發(fā)光材料層表面,且將各所述LED微像素相連接;彩色顯示所需的顏色轉(zhuǎn)換膜,位于所述第一導(dǎo)電類型的III-V族氮化物層表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IIII-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述發(fā)光材料層包括量子阱層及第二導(dǎo)電類型IIII-V族氮化物層,所述第二導(dǎo)電類型IIII-V族氮化物層位于所述LED微像素的陽(yáng)極表面,所述量子阱層位于所述第二導(dǎo)電類型IIII-V族氮化物層表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)單元的數(shù)量與所述LED微像素的數(shù)量相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:還包括透明電極層,位于所述第一導(dǎo)電類型IIII-V族氮化物層表面,且位于所述第一導(dǎo)電類型IIII-V族氮化物層與所述顏色轉(zhuǎn)換膜之間,構(gòu)成所述LED微像素陣列的公共陰極,所述透明電極層與所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板的公共陰極通過(guò)橋聯(lián)金屬相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:還包括絕緣透明薄膜,所述絕緣透明薄膜位于所述透明電極層表面,且位于所述透明電極層與所述顏色轉(zhuǎn)換膜之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:還包括邊緣公共陰極及絕緣透明薄膜,所述邊緣公共陰極位于所述LED微像素陣列外側(cè),且位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面,所述邊緣公共陰極與所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板的公共陰極通過(guò)橋連金屬相連接;所述絕緣透明薄膜位于所述第一導(dǎo)電類型IIII-V族氮化物層表面,且位于所述第一導(dǎo)電類型IIII-V族氮化物層與所述顏色轉(zhuǎn)換膜之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述LED微像素為紫光LED微像素或紫外光LED微像素,所述顏色轉(zhuǎn)換膜包括:紅光轉(zhuǎn)換膜、綠光轉(zhuǎn)換膜及藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜,所述紅光轉(zhuǎn)換膜、所述綠光轉(zhuǎn)換膜及所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜在所述第一導(dǎo)電類型IIII-V族氮化物層表面呈陣列分布,且一一對(duì)應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素正上方。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IIII-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述LED微像素為小于480nm短波長(zhǎng)光LED微像素,所述顏色轉(zhuǎn)換膜包括:紅光濾光膜、綠光濾光膜、藍(lán)光濾光膜及白光轉(zhuǎn)換膜,所述白光轉(zhuǎn)換膜位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物表面,所述紅光濾光膜、所述綠光濾光膜及所述藍(lán)光濾光膜在所述白光轉(zhuǎn)換膜表面呈陣列分布,且一一對(duì)應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素正上方。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于IIII-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述白光轉(zhuǎn)換膜的厚度小于5倍相鄰所述LED微像素之間的間距。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述LED微像素為藍(lán)光LED微像素,所述顏色轉(zhuǎn)換膜包括紅光轉(zhuǎn)換膜及綠光轉(zhuǎn)換膜,所述紅光轉(zhuǎn)換膜及所述綠光轉(zhuǎn)換膜在所述第一導(dǎo)電類型IIII-V族氮化物層表面呈陣列分布,且一一對(duì)應(yīng)設(shè)置于部分所述LED微像素正上方。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:還包括鈍化層,所述鈍化層位于各所述LED微像素中裸露的所述發(fā)光材料層的表面?zhèn)缺诩案魉鯨ED微像素之間的所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層的表面。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)單元包括:開(kāi)關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管,包括柵極、源極及漏極;所述開(kāi)關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管的漏極與一電流源相連接,源極與所述LED微像素的陽(yáng)極相連接;第一開(kāi)關(guān)晶體管,包括柵極、源極及漏極;所述第一開(kāi)關(guān)晶體管的柵極與同步開(kāi)關(guān)信號(hào)線相連接,源極與所述開(kāi)關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極相連接;閂鎖寄存器,包括輸入端及輸出端;所述閂鎖寄存器的輸入端與脈寬或幅度調(diào)制信號(hào)相連接,輸出端與所述第一開(kāi)關(guān)晶體管的漏極相連接。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于IIII-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)單元還包括第二開(kāi)關(guān)晶體管,所述第二開(kāi)關(guān)晶體管包括柵極、源極及漏極,所述第二開(kāi)關(guān)晶體管的柵極與地址總線相連接,漏極與數(shù)據(jù)總線相連接,源極與所述閂鎖寄存器的輸入端相連接。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述閂鎖寄存器包括;第一PMOS晶體管,包括柵極、源極及漏極;所述第一PMOS晶體管的漏極與電源電壓相連接;第二PMOS晶體管,包括柵極、源極及漏極;所述第二PMOS晶體管的漏極與所述電源電壓相連接;第一NMOS晶體管,包括柵極、源極及漏極;所述第一NMOS晶體管的柵極與所述第一PMOS晶體管的柵極相連接,漏極與所述第一PMOS管的源極相連接作為所述閂鎖寄存器的輸出端,源極接地;第二NMOS晶體管,包括柵極、源極及漏極;所述第二NMOS晶體管的柵極與所述第二PMOS晶體管的柵極相連接,漏極與所述第二PMOS管的源極相連接作為所述閂鎖寄存器的輸入端,源極接地。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于IIII-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu),其特征在于:所述閂鎖寄存器包括;第三NMOS晶體管,包括柵極、源極及漏極;所述第三NMOS晶體管的柵極與所述地址總線相連接,漏極為所述閂鎖寄存器的輸出端;電容,一端與所述第三NMOS晶體管的源極相連接作為所述閂鎖寄存器的輸出端,另一端接地。16.一種基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括如下步驟:1)提供生長(zhǎng)襯底,在所述生長(zhǎng)襯底表面依次生長(zhǎng)緩沖層、第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層、量子阱層及第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層;2)選擇性刻蝕所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層及所述量...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:張希娟,
申請(qǐng)(專利權(quán))人:張希娟,
類型:發(fā)明
國(guó)別省市:江蘇,32
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