(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111477620 A(43)申请公布日 2020.07.31
(21)申请号 202010482888.2(22)申请日 2020.06.01
(71)申请人 深圳市奥视微科技有限公司
地址 215123 江苏省苏州市工业园区金鸡
湖大道99号苏州纳米城西北区20幢410室(72)发明人 岳大川 朱涛
(74)专利代理机构 苏州谨和知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 32295
代理人 田媛(51)Int.Cl.
H01L 25/16(2006.01)H01L 33/62(2010.01)H01L 33/00(2010.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图4页
CN 111477620 A(54)发明名称
一种高分辨率Micro-LED显示屏及其制造工艺
(57)摘要
本发明涉及一种高分辨率Micro-LED显示屏
S1.在半导体衬底上及其制造工艺，该工艺包括：
形成若干个图形化的LED发光单元，将若干LED发光单元划分为多个子区域，使每个子区域内分别包含M行N列个LED发光单元；S2.完成阴极金属布线，并使相同子区域内的每行LED发光单元的阴极金属互联，而不同子区域内的每行LED发光单元的阴极金属之间断开；S3.完成阳极金属布线，使相同子区域内的每列LED发光单元的阳极金属互联，而不同子区域内的每列LED发光单元的阳极金属之间断开；S4.将若干LED发光单元与多个驱动IC键合，使每个子区域均配置有一个PM驱动IC。本发明可以提高微显示屏的制作良率和分辨率。
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权 利 要 求 书
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1.一种高分辨率Micro-LED显示屏的制造工艺，其特征在于，包括下述步骤：S1.在半导体衬底上形成若干个图形化的LED发光单元，将若干所述的LED发光单元划分为多个子区域，使每个子区域内分别包含M行N列个所述的LED发光单元；
S2.完成阴极金属布线，并使位于相同子区域内的每行LED发光单元的阴极金属互联，而位于不同子区域内的每行LED发光单元的阴极金属之间断开；
S3.形成一绝缘层，并完成阳极金属布线，使位于相同子区域内的每列LED发光单元的阳极金属互联，而不同子区域内的每列LED发光单元的阳极金属之间断开；
S4.将若干所述的LED发光单元与多个驱动IC键合，使每个子区域均配置有一个PM驱动IC。
2.根据权利要求1所述的高分辨率Micro-LED显示屏的制造工艺，其特征在于：所述的Micro-LED显示屏包含2以上所述的子区域。
3.根据权利要求1所述的高分辨率Micro-LED显示屏的制造工艺，其特征在于：M和N均为大于等于2的自然数。
4.根据权利要求1所述的高分辨率Micro-LED显示屏的制造工艺，其特征在于：在所述的S1步骤后，还包括使用绝缘材料在所述的LED发光单元上形成平坦化层，以及在所述的平坦化层上打孔，形成阴极金属通道。
5.根据权利要求1所述的高分辨率Micro-LED显示屏的制造工艺，其特征在于：在所述的步骤S3中，还包括在所述的绝缘层上打孔，形成阳极金属通道。
6.一种高分辨率Micro-LED显示屏，其特征在于，它包括衬底、形成在所述的衬底上的若干发光单元以及多个PM驱动IC，若干所述的发光单元被划分为多个子画面，多个所述的子画面分别由各所述的PM驱动IC驱动，且各子画面分别包含M行N列个LED发光单元，每个子画面当中位于同一行的LED发光单元的阴极金属相互连接且与所述的PM驱动IC的第一管脚电连接，每个子画面当中位于同一列的LED发光单元的阳极金属相互连接且与所述的PM驱动IC的第二管脚电连接。
7.根据权利要求6所述的一种高分辨率Micro-LED显示屏，其特征在于： M和N均为大于等于2的自然数。
8.根据权利要求6所述的一种高分辨率Micro-LED显示屏，其特征在于：所述的Micro-LED显示屏包含2个以上所述的子画面。
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说 明 书
一种高分辨率Micro-LED显示屏及其制造工艺
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技术领域
[0001]本发明属于微显示技术领域，特别涉及一种Micro-LED显示屏及其制造方法。背景技术
[0002]随着VR/AR（虚拟现实/增强现实）产业的迅速发展使得适用于VR/AR的显示芯片迎来了一个高速增长期。有鉴于VR/AR系统目前多以头戴式设备实现，因此适合于这些设备的显示必须是微显示芯片，一般对角线尺寸在1英寸以内，大多是在0.6-0.7英寸。目前的微显示芯片包括了LCOS、Micro-OLED以及Micro-LED三种，然而在面对AR应用时，LCOS和Micro-OLED芯片的亮度还难以达到实际需求，因此适用于AR系统的显示芯片将主要以Micro-LED微显示芯片为主。Micro-LED即LED微缩技术，是指将传统LED阵列化、微缩化后定址巨量转移到电路基板上，形成超小间距LED，将毫米级别的LED长度进一步微缩到微米级，以达到超高像素、超高解析率，理论上能够适应各种尺寸屏幕的技术。
[0003]现有技术中Micro-LED微显示的实现方法包括了巨量转移和倒装焊两种技术路线，然而目前巨量转移和倒装焊的良率都非常的低，还无法满足Micro-LED微显示芯片的量产需求。此外，目前的Micro-LED微显示大多采用Si晶元衬底上制备的AM(有源矩阵)驱动电路，成本也相对居高不下。[0004]采用传统的PM（无源矩阵）驱动方式具有结构简单、成本低的优点，但具有信息量低的缺点，受制于驱动IC的，此种驱动方式使得对应的显示屏分辨率小，只能应用在简单显示当中，比如用在传统的非晶硅TFT或多晶硅开关元器件制作的显示屏当中，无法达到AR系统的应用。
发明内容
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种采用PM驱动方式制作的高分辨率Micro-LED微显示屏及其制造方法。[0006]为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案，一种高分辨率Micro-LED显示屏的制造工艺，包括下述步骤：
S1.在半导体衬底上形成若干个图形化的LED发光单元，将若干所述的LED发光单元划分为多个子区域，使每个子区域内分别包含M行N列个所述的LED发光单元；
S2.完成阴极金属布线，并使位于相同子区域内的每行LED发光单元的阴极金属互联，而位于不同子区域内的每行LED发光单元的阴极金属之间断开；
S3.形成一绝缘层，并完成阳极金属布线，使位于相同子区域内的每列LED发光单元的阳极金属互联，而不同子区域内的每列LED发光单元的阳极金属之间断开；
S4.将若干所述的LED发光单元与多个驱动IC键合，使每个子区域均配置有一个PM驱动IC。
[0007]上述方案中，进一步优选的，所述的Micro-LED显示屏包含2个以上所述的子区域。[0008]上述方案中，进一步优选的，M和N均为大于等于2的自然数。
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说 明 书
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上述方案中，进一步优选的，在所述的S1步骤后，还包括使用绝缘材料在所述的
LED发光单元上形成平坦化层，以及在所述的平坦化层上打孔，形成阴极金属通道。[0010]上述方案中，进一步优选的，在所述的步骤S3中，还包括在所述的绝缘层上打孔，形成阳极金属通道。
[0011]本发明的另一技术方案是提供一种高分辨率Micro-LED显示屏，它包括衬底、形成在所述的衬底上的若干发光单元以及多个PM驱动IC，若干所述的发光单元被划分为多个子画面，多个所述的子画面分别由各所述的PM驱动IC驱动，且各子画面分别包含M行N列个LED发光单元，每个子画面当中位于同一行的LED发光单元的阴极金属相互连接且与所述的PM驱动IC的第一管脚电连接，每个子画面当中位于同一列的LED发光单元的阳极金属相互连接且与所述的PM驱动IC的第二管脚电连接。[0012]上述方案中，进一步优选的，M和N均为大于等于2的自然数。[0013]上述方案中，进一步优选的，所述的Micro-LED显示屏包含2个以上所述的子画面。[0014]上述方案中，进一步优选的，所述的衬底为蓝宝石衬底。[0015]上述方案中，进一步优选的，所述的LED发光单元包括依次形成在所述的衬底上的N-GaN层、QW层、P-GaN层。
[0016]本发明通过在同一LED外延衬底上制备若干个相同PM驱动IC驱动的Micro-LED微显示屏，并采用分块显示拼接在一起的手段，达到了实现高分辨率Micro-LED微显示屏体的效果。
[0017]本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本发明的制造方法一方面可以大幅提高微显示屏的制作良率，降低成本，另一方面还能够实现显示屏体的高分辨率。附图说明
[0018]附图1为本发明的微显示屏的显示驱动原理图；
附图2-附图7分步骤显示了本发明的微显示屏的制造工艺的流程；其中：1、衬底；10、发光单元；11、N型半导体层；12、P型半导体层；13、发光层；14、平坦化层；15、阴极金属通道；16、阴极金属；17、阳极金属通道；18、绝缘层；19、阳极金属；20、驱动IC；30、子画面。具体实施方式
[0019]为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。本实施例提供了一种超高分辨率Micro-LED微显示屏，附图1为该显示屏的驱动原理图，图2至7分步骤展示了Micro-LED的制造过程。
[0020]图7中能够看到最终获得的成品Micro-LED的俯视图和截面图，可以看到该显示屏包括衬底1、形成在所述的衬底1上且阵列排布的若干LED发光单元10以及多个PM驱动IC20。参见图2，发光单元10包括依次生长在衬底1上的N型半导体层11、发光层13和P型半导体层12，其中N型半导体层的材料为N-GaN，P型半导体层的材料为P-GaN，发光层的材料为MQW。该衬底可以是玻璃、蓝宝石、硅基衬底或锗基衬底等。[0021]若干个发光单元10被划分为W个子区域，本实施例中W为4，横向2个，纵向2个。这些子区域在对应显示画面时分别对应一个子画面30，而每一个子画面30又分别与一个PM驱动
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说 明 书
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IC20对应并由其驱动。显示屏在接收到显示画面后，先将其分割成W个画面，分别发送给W个驱动IC，再由驱动IC将对应画面分别显示再相应的子画面上，形成一幅完整画面。[0022]优选的，所述的Micro-LED显示屏可以根据实际需要选择将显示画面分成2个、6个或8个等数量的子画面，这些子画面可以呈矩阵形式分布，也可以一字排开。每个驱动IC所对应的LED发光单元数量可以相同也可以不同。[0023]图１是根据本发明的实施方案的微显示屏的一部分结构示意图，该微显示屏可在二维平面内以阵列形式向两个方向延伸，形成具有一定尺寸的Micro－LED微显示屏。[0024]其中，每颗PM驱动IC均具有与LED发光单元的阴极金属相连的第一管脚和与LED发光单元的阳极金属相连的第二管脚。各子画面分别包含M行N列个LED发光单元10，每个子画面30当中位于同一行的LED发光单元10的阴极金属16相互连接，每个子画面30当中位于同一列的LED发光单元10的阳极金属相互连接。本发明的显示屏能够达到的分辨率=（横向子画面的数量×驱动IC横向驱动的LED发光单元的数目）×（纵向子画面的数量×驱动IC纵向驱动的LED发光单元的数目）。以本实施例为例将能够实现2M×2N分辨率，在这里假设单一驱动IC可达到的最高分辨率为512×512，那么本实施例能够达到1024×1024的分辨率。同时，在实现的过程中，可以根据实际应用的需要选择所需像素的大小，如以10微米的像素为例，PPI可达到2540，满足了微显示对于高像素密度的要求。[0025]优选的，为获得适合AR尺寸大小和分辨率大小的Micro-LED显示屏，本发明的M和N的取值是大于等于2的自然数。
[0026]根据本发明的高分辨率Micro-LED显示屏的制造工艺，微显示屏的制造过程如下：
S1.参照图2，在半导体衬底1上形成若干个图形化的LED发光单元10，将若干所述的LED发光单元划分为4个子区域A、B、C、D，使每个子区域内分别包含2行2列个所述的LED发光单元10，每个LED发光单元10包括依次生长在衬底1上的N型半导体层11、发光层13和P型半导体层12；
参见图3，在所述的S1步骤后，还包括使用绝缘材料在所述的LED发光单元10上形成平坦化层14。
[0027]S2.参照图4，在平坦化层14上打孔，形成阴极金属通道15；参见图5，完成阴极金属16布线，并使位于相同子区域内的每行LED发光单元的阴极金属互联，而位于不同子区域内的每行LED发光单元的阴极金属之间断开；
S3.参照图6，在阴极金属16上形成一绝缘层18，在绝缘层18上打孔，形成阳极金属通道17；参见图7，完成阳极金属19布线，使位于相同子区域内的每列LED发光单元的阳极金属互联，而不同子区域内的每列LED发光单元的阳极金属之间断开；
S4.参照图1，将若干所述的LED发光单元10与多个驱动IC键合，使每个子区域均配置有一个PM驱动IC20。
[0028]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
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说 明 书 附 图
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图1
图2
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说 明 书 附 图
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图3
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