本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，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。

背景技術(shù)：

近年來，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LCOS和OLED之外的另一個(gè)更具技術(shù)競爭力和發(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)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芯片封裝在同一電路基板上，形成二維白光LED芯片陣列，然后在白光LED芯片陣列上制作RGB濾光像素圖案，每一個(gè)紅色，綠色或藍(lán)色濾光像素都覆蓋在對應(yīng)的白光LED芯片之上，形成對應(yīng)的RGB彩色發(fā)光像素，相鄰的彩色發(fā)光像素之間使用不透光的遮擋壁防止串?dāng)_，實(shí)現(xiàn)彩色顯示效果(PCT/CN2014/073773，CN105047681)；3.在單顆LED芯片上制造多個(gè)短波長(如藍(lán)光或紫光)微小LED像素器件，這些微小LED像素器件擁有同一個(gè)LED芯片襯底，形成在單一芯片上集成的微小LED像素陣列，陣列中每一個(gè)微小LED像素都擁有橫向電流傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，即陰極Ohmic金屬接觸和陽極Ohmic金屬接觸都朝向背對LED芯片襯底的一側(cè)，和CMOS硅基背板上的驅(qū)動(dòng)像素的電極面對面通過鍵合的方式連接，且電流在微小LED像素器件中主要沿著平行于LED芯片襯底表面的方向傳輸，最后在每一個(gè)短波長(如藍(lán)光或紫光)微小LED像素器件的LED芯片襯底上方放置紅色或綠色或藍(lán)色顏色轉(zhuǎn)換薄膜，形成對應(yīng)的紅-綠-藍(lán)(RGB)彩色發(fā)光像素陣列，實(shí)現(xiàn)彩色顯示效果(US09047818，US09111464)。

這些現(xiàn)有的氮化物(III-Nitride)LED彩色顯示技術(shù)由于所采用的結(jié)構(gòu)限制，目前還存在一些重要缺陷和不足：上述的前三類專利技術(shù)采用相互分離并且獨(dú)立的多顆LED芯片，固定到主動(dòng)驅(qū)動(dòng)的硅基背板電路上，構(gòu)成最終的彩色發(fā)光像素陣列，顯示陣列中所有相鄰像素的距離很難達(dá)到很小(≥5μm)，造成了彩色顯示器的低分辨率(≤500ppi)。第四類專利技術(shù)在單顆LED芯片上制造多個(gè)微小LED像素器件，這些微小LED像素器件擁有同一個(gè)LED芯片襯底，像素之間的微小間距可以通過使用半導(dǎo)體微納加工技術(shù)形成狹窄的空氣溝槽的方式來實(shí)現(xiàn)，像素間距最小可以達(dá)到微米甚至亞微米范圍(0≤t≤10μm)。但第四類專利技術(shù)中所有的微小LED像素器件都分布在共同的LED芯片襯底上，而芯片襯底的厚度無法加工到很薄(≥80μm)，而這一較大厚度的芯片襯底導(dǎo)致兩個(gè)問題：一方面用于形成彩色顯示的紅綠藍(lán)或白光轉(zhuǎn)換薄膜需要放置在襯底表面，和微小LED像素器件的發(fā)光層距離大于襯底厚度(≥80μm)，每一個(gè)像素所發(fā)射出來的光在到達(dá)顏色轉(zhuǎn)換膜層之前已經(jīng)擴(kuò)散到相鄰的像素上方，在小間距像素的全彩顯示結(jié)構(gòu)里會造成明顯的串?dāng)_，從而不可避免地造成了彩色顯示的低分辨率(≤500ppi)；另一方面，不導(dǎo)電的芯片襯底(如常用的藍(lán)寶石襯底sapphire)在器件結(jié)構(gòu)中要求電流在微小LED像素器件中平行于LED芯片襯底的表面橫向傳輸，造成了較高的器件工作電壓(Vf)，降低了顯示器中的像素的發(fā)光效率。此外，在前述專利的像素驅(qū)動(dòng)電路中，灰度信號暫時(shí)寄存于MOS電容或MOS晶體管的柵電容中。這些電容中的電荷泄漏造成驅(qū)動(dòng)晶體管柵壓漂移，進(jìn)而引起流過LED的電流漂移，導(dǎo)致LED亮度變化，從而不能準(zhǔn)確還原應(yīng)有的灰度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于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，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于氮化物(III-Nitride)半導(dǎo)體LED彩色顯示器件結(jié)構(gòu)采用相互分離并且獨(dú)立的多顆LED芯片而存在的所有相鄰像素的距離很難達(dá)到很小，造成了彩色顯示器的低分辨率問題；由于微小LED像素器件擁有同一個(gè)較厚的LED芯片襯底而導(dǎo)致的在小間距像素的全彩顯示結(jié)構(gòu)里會造成明顯的串?dāng)_，從而不可避免地造成了彩色顯示的低分辨率的問題，以及不導(dǎo)電的芯片襯底在器件結(jié)構(gòu)中要求電流在微小LED像素器件中平行于LED芯片襯底的表面橫向傳輸，造成了較高的器件工作電壓，降低了顯示器中的像素的發(fā)光效率的問題；以及由于灰度信號暫時(shí)寄存于MOS電容或MOS晶體管的柵電容中而導(dǎo)致的驅(qū)動(dòng)晶體管柵壓漂移，進(jìn)而引起流過LED的電流漂移，導(dǎo)致LED亮度變化，從而不能準(zhǔn)確還原應(yīng)有的灰度的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)，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)單元均包括陽極及公共陰極；

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)光材料層及陽極，各所述LED微像素的陽極均位于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板表面，且分別與與其對應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)單元的陽極相連接；所述發(fā)光材料層位于所述LED微像素的所述陽極表面；

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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述發(fā)光材料層包括量子阱層及第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層，所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層位于所述LED微像素的陽極表面，所述量子阱層位于所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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)還包括透明電極層，位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面，且位于所述第一導(dǎo)電類型III-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，所述透明電極層與有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板的公共陰極通過橋聯(lián)金屬相連接。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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)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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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)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III-V族氮化物層表面，且位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層與所述顏色轉(zhuǎn)換膜之間。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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III-V族氮化物層表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素正上方。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述LED微像素為小于480nm短波長光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族氮化物層表面，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，且一一對應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素正上方。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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III-V族氮化物層表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于部分所述LED微像素正上方。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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)光材料層的表面及各所述LED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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述驅(qū)動(dòng)單元包括：

開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管，包括柵極、源極及漏極；所述開關(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微像素的陽極相連接；

第一開關(guān)晶體管，包括柵極、源極及漏極；所述第一開關(guān)晶體管的柵極與同步開關(guān)信號線相連接，源極與所述開關(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)制信號相連接，輸出端與所述第一開關(guān)晶體管的漏極相連接。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述驅(qū)動(dòng)單元還包括第二開關(guān)晶體管，所述第二開關(guān)晶體管包括柵極、源極及漏極，所述第二開關(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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，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。

本發(fā)明還提供一種基于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，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)的制備方法包括如下步驟：

1)提供生長襯底，在所述生長襯底表面依次生長緩沖層、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子阱層直至裸露出所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層，以形成微LED臺面陣列；

3)在所述微LED臺面陣列中的所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面形成陽極，所述陽極、所述量子阱層及所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層共同構(gòu)成LED微像素，各所述LED微像素共同形成LED微像素陣列；

4)提供有源矩陣驅(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)單元均包括陽極及公共陰極；

5)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)鍵合于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板表面，所述LED微像素的陽極表面為鍵合面，且所述LED微像素的陽極與所述驅(qū)動(dòng)單元的陽極相連接；

6)去除所述生長襯底；

7)在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面形成彩色顯示所需的顏色轉(zhuǎn)換膜。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)與步驟3)之間還包括如下步驟：

在步驟2)得到的結(jié)構(gòu)表面形成鈍化層，所述鈍化層覆蓋各所述LED微像素的表面及各所述LED微像素之間及所述LED像素微陣列外側(cè)的所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層的表面；

在各所述LED微像素中所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物頂面及所述LED微像素陣列外側(cè)的所述鈍化層中形成開口，所述開口暴露出所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層及位于所述LED微像素陣列外側(cè)的所述第一導(dǎo)電類型的III-V族氮化物層。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)中，所述驅(qū)動(dòng)單元包括：

開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管，包括柵極、源極及漏極；所述開關(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微像素的陽極相連接；

第一開關(guān)晶體管，包括柵極、源極及漏極；所述第一開關(guān)晶體管的柵極與同步開關(guān)信號線相連接，源極與所述開關(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)制信號相連接，輸出端與所述第一開關(guān)晶體管的漏極相連接。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述驅(qū)動(dòng)單元還包括第二開關(guān)晶體管，所述第二開關(guān)晶體管包括柵極、源極及漏極，所述第二開關(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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)包括以下步驟：

5-1)刻蝕所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板以裸露出所述驅(qū)動(dòng)單元的陽極及公共陰極；

5-2)在所述驅(qū)動(dòng)單元的陽極表面形成凸塊底層金屬層及鍵合焊柱；

5-3)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)通過倒裝焊經(jīng)由所述凸塊底層金屬層及鍵合焊柱鍵合于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板表面。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟6)與步驟7)之間還包括如下步驟：

在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面形成透明電極層，構(gòu)成所述LED微像素陣列的公共陰極；步驟7)中，所述顏色轉(zhuǎn)換膜形成于所述透明電極層表面。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟6)與步驟7)之間還包括如下步驟：

在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面形成透明電極層，構(gòu)成所述LED微像素陣列的公共陰極；

在所述透明電極層表面形成絕緣透明薄膜；步驟7)中，所述顏色轉(zhuǎn)換膜形成于所述絕緣透明薄膜表面。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟6)與步驟7)之間還包括如下步驟：

在所述LED微像素陣列外側(cè)的所述第一導(dǎo)電類型的III-V族氮化物層表面形成邊緣公共陰極；

在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面形成絕緣透明薄膜；步驟7)中，所述顏色轉(zhuǎn)換膜形成于所述絕緣透明薄膜表面。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述LED微像素為紫光LED微像素或紫外光LED微像素，步驟7)中形成的所述顏色轉(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III-V族氮化物層表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素正上方。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述LED微像素為小于480nm短波長光LED微像素，步驟7)中形成的所述顏色轉(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族氮化物層表面，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，且一一對應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素正上方。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，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。

作為本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述LED微像素為藍(lán)光LED微像素，步驟7)中形成的所述顏色轉(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III-V族氮化物層表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于部分所述LED微像素正上方。

如上所述，本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)及制備方法，具有以下有益效果：本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)中各LED微像素及各顏色轉(zhuǎn)換膜均通過厚度很小的第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層相連接，既可以縮小相鄰LED微像素之間的間距，以提高其分辨率，又可以降低相鄰顏色轉(zhuǎn)換膜之間的串?dāng)_，從而顯著提高本發(fā)明的顯示器件結(jié)構(gòu)的對比度；同時(shí)，本發(fā)明的顯示器結(jié)構(gòu)具有高分辨率、高對比度、高效發(fā)光率等特性，器件結(jié)構(gòu)的制備工藝簡單且易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1及圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示為圖1中A區(qū)域的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4顯示為具有襯底的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)中發(fā)光材料層發(fā)出的光經(jīng)由外延層和襯底折射后橫向擴(kuò)展的示意圖。

圖5顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)中有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板中的驅(qū)動(dòng)單元的電路圖。

圖6及圖7顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)中有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板中的驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的閂鎖寄存器的電路圖。

圖8顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法的流程圖。

圖9至圖20顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)的制備方法各步驟中的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號說明

1 有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板

11 驅(qū)動(dòng)單元

111 開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管

112 第一開關(guān)晶體管

113 閂鎖寄存器

1131 第一PMOS晶體管

1132 第二PMOS晶體管

1133 第一NMOS晶體管

1134 第二NMOS晶體管

1135 第三NMOS晶體管

1136 電容

114 第二開關(guān)晶體管

2 LED微像素

21 發(fā)光材料層

211 量子阱層

212 第二導(dǎo)電類型III-V氮化物層

22 陽極

3 第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層

4 顏色轉(zhuǎn)換膜

41 紅光轉(zhuǎn)換膜

42 綠光轉(zhuǎn)換膜

43 藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜

44 白光轉(zhuǎn)換膜

45 紅光濾光膜

46 綠光濾光膜

47 藍(lán)光濾光膜

5 透明電極層

51 橋聯(lián)金屬

6 絕緣透明薄膜

7 鈍化層

8 生長襯底

9 凸塊底層金屬層及鍵合焊柱

S1～S7 步驟

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱圖1至圖20。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，雖圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局形態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實(shí)施例一

請參閱圖1至圖3，本發(fā)明提供一種基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)，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1，所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1內(nèi)包括若干個(gè)驅(qū)動(dòng)單元11，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)單元11均包括陽極(未示出)及公共陰極(未示出)；LED微像素陣列，所述LED微像素陣列位于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1表面，包括若干個(gè)LED微像素2；所述LED微像素2在所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基板1表面呈陣列分布；各所述LED微像素2均包括發(fā)光材料層21及陽極22，各所述LED微像素2的陽極22均位于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1表面，且分別與與其對應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)單元11的陽極相連接；所述發(fā)光材料層21位于所述LED微像素2的陽極22表面；第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3，所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3位于各所述LED微像素2的發(fā)光材料層21表面，且將各所述LED微像素2相連接；彩色顯示所需的顏色轉(zhuǎn)換膜4，所述顏色轉(zhuǎn)換膜4位于所述第一導(dǎo)電類型的III-V族氮化物層3表面。

作為示例，所述LED微像素2及所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3是通過倒裝焊工藝鍵合在所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1的表面，所述LED微像素2的陽極22經(jīng)由凸塊底層金屬層及鍵合焊柱9鍵合于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1的表面。當(dāng)然，在其他示例中，所述LED微像素2的陽極22還可以通過焊柱、共晶鍵合或各向異性導(dǎo)電膠鍵合于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1的表面。鍵合所使用的金屬材料(本實(shí)施例中所述凸塊底層金屬層及鍵合焊柱9的材料)可以包括但不僅限于Au，Al，Ag，Pb，AuSn,AgSn,AgIn,Cu和In。

對于現(xiàn)有技術(shù)中的第一導(dǎo)電類型的III-V族氮化物層生長的生長襯底保留的技術(shù)方案來說，由于LED微像素發(fā)光在第一導(dǎo)電類型的III-V族氮化物層和生長襯底(未示出)中的橫向發(fā)散距離隨著二者厚度的變化公式為：

其中，l_橫向表示LED微像素發(fā)光的橫向擴(kuò)展半徑，θ表示LED微像素發(fā)光在III-V族氮化物層里面的半角寬，t_外延層和t_襯底分別表示III-V族氮化物層的厚度和生長襯底的厚度，n_外延層和n_襯底分別表示III-V族氮化物層和襯底的折射系數(shù)。由上式可知，當(dāng)III-V族氮化物層的厚度遠(yuǎn)小于生長襯底的厚度時(shí)，去除生長襯底可以大幅度降低由于LED微像素發(fā)光的橫向擴(kuò)展而在顏色轉(zhuǎn)換膜上引起的紅綠藍(lán)發(fā)光像素之間的串?dāng)_，如圖4所示。本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)中各LED微像素2及各顏色轉(zhuǎn)換膜4均通過厚度很小的第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3相連接，既可以縮小相鄰LED微像素2之間的間距，以提高其分辨率，又可以降低相鄰顏色轉(zhuǎn)換膜4之間的串?dāng)_，從而顯著提高本發(fā)明的顯示器件結(jié)構(gòu)的對比度。

作為示例，所述LED微像素2呈微臺面結(jié)構(gòu)，所述LED微像素2可以為方形微臺面結(jié)構(gòu)、矩形微臺面結(jié)構(gòu)、圓形微臺面結(jié)構(gòu)或六角形微臺面結(jié)構(gòu)；所述LED微像素2的高度大于所述發(fā)光材料層21的高度。在現(xiàn)有的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)中，由于所有LED微像素之間通過空氣槽(即相鄰LED微像素之間的間隙)和周圍的LED微像素隔離絕緣，空氣槽的寬度限制了相鄰微像素之間的最小距離，進(jìn)而限制了LED像素陣列的密度，從而限制了LED芯片上彩色顯示器件的分辨率。而本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)中所有的所述LED微像素2均位于同一所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面，并沒有共用的生長襯底，即本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有的器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上剝離了生長襯底，空氣槽的深度(亦即所述發(fā)光材料層21的高度)僅需略大于所述發(fā)光材料層21的厚度之和(0.1～3um)，遠(yuǎn)小于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3所需的空氣槽深度(5～20um)，同時(shí)，又隔離層的寬度隨深度的減小大幅度降低，所以本發(fā)明的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)中的所述LED微像素2的密度遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)中采用完全分離而獨(dú)立的LED像素結(jié)構(gòu)的彩色顯示器。

作為示例，如圖3所示，所述發(fā)光材料層21包括量子阱層211及第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212，所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212位于所述LED微像素2的陽極22表面，所述量子阱層211位于所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212表面。所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型為不同的導(dǎo)電類型，即所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3為P型III-V族氮化物層時(shí)，所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212為N型III-V族氮化物層；所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3為N型III-V族氮化物層時(shí)，所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212為P型III-V族氮化物層。

作為示例，所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3的厚度小于或等于20um。所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3及所述第二導(dǎo)電類型氮化物層212的材料均可以為但不僅限于GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InAlN或InAlGaN。

作為示例，所述LED微像素2的陽極22的材料可以為但不僅限于Cr、Ni、Au、Ag、Al、Pt、ITO、SnO或ZnO等歐姆電極材料。所述LED微像素2的厚度可以為但不僅限于0.001～50um。

作為示例，所述驅(qū)動(dòng)單元11的數(shù)量與所述LED微像素2的數(shù)量相同。

在一示例中，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)還包括透明電極層5，所述透明電極層5位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面，且位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物3與所述顏色轉(zhuǎn)換膜4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5與有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1的公共陰極通過橋聯(lián)金屬51相連接；所述透明電極層5作為部分或全部所述LED微像素2的公共陰極。所述透明電極層5可以為透明或半透明的歐姆薄膜電極，所述透明電極層5的材料可以為但不僅限于Cr、Ni、Au、Ag、Al、Pt、ITO、SnO、ZnO或石墨烯等歐姆電極材料。所述透明電極層5可以通過橋聯(lián)金屬51與所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板中的公共陰極相連接。通過在所述LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置所述透明電極層5作為所述LED微像素2的公共陰極，并將所述透明電極層5與所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1的公共陰極相連接，使得所述LED微像素2中的驅(qū)動(dòng)電流可以沿垂直于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3的方向傳輸，實(shí)現(xiàn)所述LED微像素2中的電流垂直傳輸，增強(qiáng)電流的均勻性，從而解決了目前共陰極電流側(cè)向傳導(dǎo)造成的電流分布不均、電阻大等問題。

在另一示例中，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)在包括有所述透明電極層5的基礎(chǔ)上還包括絕緣透明薄膜(未示出)，所述絕緣透明薄膜位于所述透明電極層5表面，且位于所述透明電極層5與所述顏色轉(zhuǎn)換膜4之間。所述絕緣透明薄膜的材料可以包括無機(jī)介質(zhì)材料和有機(jī)分子材料。

在又一示例，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)還包括邊緣公共陰極(未示出)及絕緣透明薄膜(未示出)，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3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1的公共陰極通過橋連金屬51相連接；即相比于前述示例，該示例中所述基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)只是包括所述邊緣公共陰極及絕緣透明薄膜，并不包括所述透明電極層5，所述絕緣透明薄膜位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面，且位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3與所述顏色轉(zhuǎn)換膜4之間。

在一示例中，如圖1所示，所述LED微像素2為紫光LED微像素或紫外光LED微像素，所述LED微像素2發(fā)出短于440nm的紫光或紫外光；所述顏色轉(zhuǎn)換膜4包括：紅光轉(zhuǎn)換膜41、綠光轉(zhuǎn)換膜42及藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41、所述綠光轉(zhuǎn)換膜42及所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素2正上方；即所述紅光轉(zhuǎn)換膜41、所述綠光轉(zhuǎn)換膜42及所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43以微區(qū)陣列的方式在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面周期性交替排布，每一個(gè)所述微區(qū)陣列的尺寸與所述LED微像素2的尺寸一致或相近，且包含一種所述顏色轉(zhuǎn)換膜。所述LED微像素2發(fā)出的紫光或紫外光激發(fā)所述紅光轉(zhuǎn)換膜41、所述綠光轉(zhuǎn)換膜42及所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43分別發(fā)出全彩顯示所需的紅光、綠光及藍(lán)光。

作為示例，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41、所述綠光轉(zhuǎn)換膜42及所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43的材料包括無機(jī)熒光粉和磷光材料、有機(jī)染料、有機(jī)熒光或磷光材料以及無機(jī)半導(dǎo)體納米材料，可以將紫光或紫外光轉(zhuǎn)化成紅光、綠光和藍(lán)光。

在另一示例中，所述LED微像素2為藍(lán)光LED微像素，所述LED微像素2發(fā)出波長為440nm～490nm的藍(lán)光；所述顏色轉(zhuǎn)換膜4包括紅光轉(zhuǎn)換膜41及綠光轉(zhuǎn)換膜42，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于部分所述LED微像素2正上方，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42以微區(qū)陣列的方式在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面周期性交替排布，每一個(gè)所述微區(qū)陣列的尺寸與所述LED微像素2的尺寸一致或相近，每一個(gè)所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42均對應(yīng)一個(gè)所述LED微像素2。所述LED微像素2發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42分別發(fā)出紅光和綠光，全彩顯示所需的藍(lán)光由所述LED微像素2發(fā)出的藍(lán)光提供。需要說明的是，在該示例中，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42位于部分所述LED微像素2正上方，即部分所述LED微像素2的上方?jīng)]有所述紅光轉(zhuǎn)換膜41或所述綠光轉(zhuǎn)換膜42。

作為示例，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42的材料包括無機(jī)熒光粉和磷光材料、有機(jī)染料、有機(jī)熒光或磷光材料以及無機(jī)半導(dǎo)體納米材料，可以將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成紅光及綠光。

在又一示例中，如圖2所示，所述LED微像素2為小于480nm短波長光LED微像素，所述LED微像素2發(fā)出波長短于480nm的短波長光；所述顏色轉(zhuǎn)換膜4包括：紅光濾光膜45、綠光濾光膜46、藍(lán)光濾光膜47及白光轉(zhuǎn)換膜44，所述白光轉(zhuǎn)換膜44位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面，所述紅光濾光膜45、所述綠光濾光膜46及所述藍(lán)光濾光膜47在所述白光轉(zhuǎn)換膜44表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素2正上方；即所述紅光濾光膜45、所述綠光濾光膜46及所述藍(lán)光濾光膜47以微區(qū)陣列的方式在所述白光轉(zhuǎn)換膜22表面周期性交替排布，每一個(gè)所述微區(qū)陣列的尺寸與所述LED微像素2的尺寸一致或相近，且包含一種所述顏色轉(zhuǎn)換膜。

作為示例，所述白光轉(zhuǎn)換膜44的材料包括無機(jī)熒光粉和磷光材料、有機(jī)染料、有機(jī)熒光或磷光材料以及無機(jī)半導(dǎo)體納米材料，在被藍(lán)紫光或紫外光照射時(shí)，可以通過顏色轉(zhuǎn)換和混合，將透射光轉(zhuǎn)化為白光；所述紅光濾光膜45、所述綠光濾光膜46及所述藍(lán)光濾光膜47的材料包括有機(jī)分子材料和介質(zhì)膜材料，可以選擇性吸收或反射各種波長的光，透射所需的紅、綠、藍(lán)色光。

作為示例，所述白光轉(zhuǎn)換膜44的厚度小于5倍相鄰所述LED微像素2之間的間距，以便減小各所述LED微像素2之間的串?dāng)_。

作為示例，如圖3所示，所述LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)還包括鈍化層7，所述鈍化層7位于各所述LED微像素2中裸露的所述發(fā)光材料層21的表面及各所述LED微像素2之間的所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3的表面。所述鈍化層7的材料可以為但不僅限于SiO₂，所述鈍化層7的厚度可以為但不僅限于0.1～2000nm。

作為示例，如圖5所示，所述驅(qū)動(dòng)單元11包括：開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111，所述開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111包括柵極、源極及漏極；所述開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111的漏極與一電流源115相連接，源極與所述LED微像素的陽極相連接；第一開關(guān)晶體管112，所述第一開關(guān)管112包括柵極、源極及漏極；所述第一開關(guān)晶體管112的柵極與同步開關(guān)信號線相連接，源極與所述開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111的柵極相連接；閂鎖寄存器113，所述閂鎖寄存器113包括輸入端及輸出端；所述閂鎖寄存器113的輸入端與脈寬或幅度調(diào)制信號相連接，輸出端與所述第一開關(guān)晶體管112的漏極相連接。

作為示例，所述驅(qū)動(dòng)單元11還包括第二開關(guān)晶體管114，所述第二開關(guān)晶體管114包括柵極、源極及漏極，所述第二開關(guān)晶體管114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113的輸入端相連接。來自所述數(shù)據(jù)總線的灰度調(diào)制信號寄存于所述閂鎖寄存器113內(nèi)，并傳輸至所述開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111的柵極，控制流過所述LED微像素2的電流導(dǎo)通時(shí)間或強(qiáng)度，形成灰度。

在一示例中，如圖6所示，所述閂鎖寄存器113包括；第一PMOS晶體管1131，所述第一PMOS晶體管1131包括柵極、源極及漏極；所述第一PMOS晶體管1131的漏極與電源電壓VDD相連接；第二PMOS晶體管1132，所述第二PMOS晶體管1132包括柵極、源極及漏極；所述第二PMOS晶體管1132的漏極與所述電源電壓VDD相連接；第一NMOS晶體管1133，所述第一NMOS晶體管1133包括柵極、源極及漏極；所述第一NMOS晶體管1133的柵極與所述第一PMOS晶體管1131的柵極相連接，漏極與所述第一PMOS管1131的源極相連接作為所述閂鎖寄存器113的輸出端，所述第一NMOS晶體管1133的源極接地；第二NMOS晶體管1134，所述第二NMOS晶體管1134包括柵極、源極及漏極；所述第二NMOS晶體管1134的柵極與所述第二PMOS晶體管1132的柵極相連接，漏極與所述第二PMOS管1132的源極相連接作為所述閂鎖寄存器的輸入端，所述第二NMOS晶體管1134的源極接地。

在另一示例中，所述閂鎖寄存器113包括；第三NMOS晶體管1135，所述第三NMOS晶體管1135包括柵極、源極及漏極；所述第三NMOS晶體管1135的柵極與所述地址總線相連接，所述第三NMOS晶體管1135的漏極為所述閂鎖寄存器113的輸出端；電容1136，所述電容1136一端與所述第三NMOS晶體管1135的源極相連接作為所述閂鎖寄存器113的輸出端，另一端接地。

本發(fā)明的所述LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)中，所述LED微像素2通過緊密排列形成高密度陣列，每個(gè)所述LED微像素2的工作電壓或電流都由與其通過陽極連接的所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1中的驅(qū)動(dòng)單元11進(jìn)行控制，對所述LED微像素2發(fā)光的持續(xù)時(shí)間或光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)所述LED微像素2的灰度控制，而每個(gè)所述LED微像素2的短波長發(fā)光又進(jìn)一步激發(fā)與其對應(yīng)的所述顏色轉(zhuǎn)換膜4，在器件表面形成周期性的紅-綠-藍(lán)像素發(fā)光的空間分布，相鄰的紅-綠-藍(lán)像素以不同的灰度組合，從而在所述LED全彩顯示器件表面產(chǎn)生各種彩色發(fā)光圖案。

實(shí)施例二

請參閱圖8，本發(fā)明還提供一種基于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，所述制備方法適于制備實(shí)施例一中所述的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)，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)的制備方法包括如下步驟：

1)提供生長襯底，在所述生長襯底表面依次生長緩沖層、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子阱層直至裸露出所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層，以形成微LED臺面陣列；

3)在所述微LED臺面陣列中的所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面形成陽極，所述陽極、所述量子阱層及所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層共同構(gòu)成LED微像素，各所述LED微像素共同形成LED微像素陣列；

4)提供有源矩陣驅(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)單元均包括陽極及公共陰極；

5)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)鍵合于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板表面，所述LED微像素的陽極表面為鍵合面，且所述LED微像素的陽極與所述驅(qū)動(dòng)單元的陽極相連接；

6)去除所述生長襯底；

7)在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層表面形成彩色顯示所需的顏色轉(zhuǎn)換膜。

在步驟1)中，請參閱圖8中的S1步驟及圖9，提供生長襯底8，在所述生長襯底8表面依次生長緩沖層(未示出)、第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3、量子阱層211及第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212。

作為示例，所述生長襯底8可以包括但不僅限于藍(lán)寶石襯底、SiC襯底或Si襯底。

作為示例，所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3的厚度小于或等于20um。所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3及所述第二導(dǎo)電類型氮化物層212的材料均可以為但不僅限于GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InAlN或InAlGaN。

作為示例，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型為不同的導(dǎo)電類型，即所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3為P型III-V族氮化物層時(shí)，所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212為N型III-V族氮化物層；所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3為N型III-V族氮化物層時(shí)，所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212為P型III-V族氮化物層。

在步驟2)中，請參閱圖8中的S2步驟及圖10至圖11，選擇性刻蝕所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212及所述量子阱層211直至裸露出所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3，以形成微LED臺面陣列，同時(shí)在所述微LED臺面陣列外側(cè)形成裸露出所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3的凹槽。

作為示例，可以采用常規(guī)刻蝕工藝刻蝕所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212及所述量子阱層211以形成所述微LED臺面陣列，刻蝕工藝為本領(lǐng)域人員所熟知，此處不再累述。

作為示例，所述LED臺面陣列中各微臺面可以為方形微臺面結(jié)構(gòu)、矩形微臺面結(jié)構(gòu)、圓形微臺面結(jié)構(gòu)或六角形微臺面結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述微臺面為矩形微臺面結(jié)構(gòu)。各所述微臺面的尺寸及相鄰所述微臺面之間的間距可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，各所述微臺面的尺寸為10um×10um，相鄰所述微臺面之間的間距2um。當(dāng)然，在其他示例中，各所述微臺面的尺寸及相鄰所述微臺面之間的間距還可以設(shè)定為其他值，并不以此為限。

作為示例，如圖11所示，步驟2)之后還包括如下步驟：

在步驟2)得到的結(jié)構(gòu)表面形成鈍化層7，所述鈍化層7覆蓋各所述LED微像素2的表面及各所述LED微像素2之間及所述LED微像素陣列外側(cè)的所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3的表面；

在各所述LED微像素中所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物212頂面及所述LED微像素陣列外側(cè)的所述鈍化層7中形成開口，所述開口暴露出所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212及位于所述LED微像素陣列外側(cè)的所述第一導(dǎo)電類型的III-V族氮化物層3。

在步驟3)中，請參閱圖8中的S3步驟及圖10至圖11，在所述微LED臺面陣列中的所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212表面形成陽極22，所述陽極22、所述量子阱層211及所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212共同構(gòu)成LED微像素2，各所述LED微像素2共同形成LED微像素陣列。

在一示例中，可以如圖10中所示，可以借助光刻刻蝕工藝直接在所述第二導(dǎo)電類型III-V族氮化物層212表面形成所述陽極22；在另一示例中，可以如圖11中所示，在所述開口內(nèi)淀積金屬，并去除不需要的金屬以得到所述陽極22。

作為示例，所述LED微像素2的陽極22的材料可以為Cr、Ni、Au、Ag、Al、Pt、ITO、SnO或ZnO等歐姆電極材料中的至少一種；所述LED微像素2的厚度可以為但不僅限于0.001～50um；優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述LED微像素2的陽極22的材料為Cr/Cu或Ni/Au，厚度為1～2um。

在步驟4)中，請參閱圖8中的S4步驟及圖5、圖6、圖7及圖12，提供有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1，所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1內(nèi)包括若干個(gè)驅(qū)動(dòng)單元11，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)單元11均包括陽極及公共陰極。

作為示例，如圖5所示，所述驅(qū)動(dòng)單元11包括：開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111，所述開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111包括柵極、源極及漏極；所述開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111的漏極與一電流源115相連接，源極與所述LED微像素的陽極相連接；第一開關(guān)晶體管112，所述第一開關(guān)管112包括柵極、源極及漏極；所述第一開關(guān)晶體管112的柵極與同步開關(guān)信號線相連接，源極與所述開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111的柵極相連接；寄存器113，所述寄存器113包括輸入端及輸出端；所述寄存器113的輸入端與脈寬或幅度調(diào)制信號相連接，輸出端與所述第一開關(guān)晶體管112的漏極相連接。

作為示例，所述驅(qū)動(dòng)單元11還包括第二開關(guān)晶體管114，所述第二開關(guān)晶體管114包括柵極、源極及漏極，所述第二開關(guān)晶體管114的柵極與地址總線相連接，漏極與數(shù)據(jù)總線相連接，源極與所述寄存器113的輸入端相連接。來自所述數(shù)據(jù)總線的灰度調(diào)制信號寄存于所述閂鎖寄存器113內(nèi)，并傳輸至所述開關(guān)-驅(qū)動(dòng)晶體管111的柵極，控制流過所述LED微像素2的電流導(dǎo)通時(shí)間或強(qiáng)度，形成灰度。

在一示例中，如圖6所示，所述寄存器113是閂鎖寄存器,包括；第一PMOS晶體管1131，所述第一PMOS晶體管1131包括柵極、源極及漏極；所述第一PMOS晶體管1131的漏極與電源電壓VDD相連接；第二PMOS晶體管1132，所述第二PMOS晶體管1132包括柵極、源極及漏極；所述第二PMOS晶體管1132的漏極與所述電源電壓VDD相連接；第一NMOS晶體管1133，所述第一NMOS晶體管1133包括柵極、源極及漏極；所述第一NMOS晶體管1133的柵極與所述第一PMOS晶體管1131的柵極相連接，漏極與所述第一PMOS管1131的源極相連接作為所述閂鎖寄存器113的輸出端，所述第一NMOS晶體管1133的源極接地；第二NMOS晶體管1134，所述第二NMOS晶體管1134包括柵極、源極及漏極；所述第二NMOS晶體管1134的柵極與所述第二PMOS晶體管1132的柵極相連接，漏極與所述第二PMOS管1132的源極相連接作為所述閂鎖寄存器的輸入端，所述第二NMOS晶體管1134的源極接地。

在另一示例中，所述寄存器113包括；第三NMOS晶體管1135，所述第三NMOS晶體管1135包括柵極、源極及漏極；所述第三NMOS晶體管1135的柵極與所述地址總線相連接，所述第三NMOS晶體管1135的漏極為所述閂鎖寄存器113的輸出端；電容1136，所述電容1136一端與所述第三NMOS晶體管1135的源極相連接作為所述閂鎖寄存器113的輸出端，另一端接地。

在步驟5)中，請參閱圖8中的S5步驟及圖13，將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)鍵合于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1表面，所述LED微像素2的陽極22表面為鍵合面，且所述LED微像素2的陽極22與所述驅(qū)動(dòng)單元11的陽極相連接。

作為示例，步驟5)包括以下步驟：

5-1)刻蝕所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1以裸露出所述驅(qū)動(dòng)單元11的陽極及公共陰極；

5-2)在所述驅(qū)動(dòng)單元11的陽極表面形成凸塊底層金屬層及鍵合焊柱9；

5-3)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)通過倒裝焊經(jīng)由所述凸塊底層金屬層及鍵合焊柱9鍵合于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1表面。

作為示例，在其他示例中，步驟3)得到的結(jié)構(gòu)還可以通過焊柱、共晶鍵合或各向異性導(dǎo)電膠等鍵合于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1表面。

在步驟6)中，請參閱圖8中的S6步驟及圖14，去除所述生長襯底8。

作為示例，可以采用化學(xué)腐蝕工藝、激光剝離工藝或等離子體刻蝕工藝去除所述生長襯底8。

在一示例中，如圖15及圖16所示，步驟6)之后還包括如下步驟：

在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面形成透明電極層5，如圖15所示，所述透明電極層5構(gòu)成所述LED微像素陣列的公共陰極；并將所述透明電極層5通過連線結(jié)構(gòu)51與所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板1的公共陰極相連接，如圖16所示；此時(shí)，后續(xù)步驟7)中，所述顏色轉(zhuǎn)換膜形成于所述透明電極層5表面。

在一示例中，如圖17所示，步驟6)之后還包括如下步驟：

在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面形成透明電極層5，所述透明電極層5構(gòu)成所述LED微像素陣列的公共陰極；

在所述透明電極層5表面形成絕緣透明薄膜6；此時(shí)，后續(xù)步驟7)中，所述顏色轉(zhuǎn)換膜形成于所述絕緣透明薄6膜表面。

在又一示例中，如圖18所示，步驟6)之后還包括如下步驟：

在所述LED微像素陣列外側(cè)的所述第一導(dǎo)電類型的III-V族氮化物層3表面形成邊緣公共陰極(未示出)；

在裸露的所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面形成絕緣透明薄膜(未示出)；此時(shí)，后續(xù)步驟7)中，所述顏色轉(zhuǎn)換膜形成于所述絕緣透明薄膜6表面。

在步驟7)中，請參閱圖8中的S7步驟及圖19至圖20，在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面形成彩色顯示所需的顏色轉(zhuǎn)換膜4。

需要說明的是，圖19及圖20以所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面形成有透明電極層5作為示例，即所述顏色轉(zhuǎn)換膜4形成于所述透明電極層5的表面。

在一示例中，如圖19所示，所述LED微像素2為紫光LED微像素或紫外光LED微像素，所述LED微像素2發(fā)出短于440nm的紫光或紫外光；所述顏色轉(zhuǎn)換膜4包括：紅光轉(zhuǎn)換膜41、綠光轉(zhuǎn)換膜42及藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41、所述綠光轉(zhuǎn)換膜42及所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素2正上方；即所述紅光轉(zhuǎn)換膜41、所述綠光轉(zhuǎn)換膜42及所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43以微區(qū)陣列的方式在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面周期性交替排布，每一個(gè)所述微區(qū)陣列的尺寸與所述LED微像素2的尺寸一致或相近，且包含一種所述顏色轉(zhuǎn)換膜。所述LED微像素2發(fā)出的紫光或紫外光激發(fā)所述紅光轉(zhuǎn)換膜41、所述綠光轉(zhuǎn)換膜42及所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43分別發(fā)出全彩顯示所需的紅光、綠光及藍(lán)光。

作為示例，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41、所述綠光轉(zhuǎn)換膜42及所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換膜43的材料包括無機(jī)熒光粉和磷光材料、有機(jī)染料、有機(jī)熒光或磷光材料以及無機(jī)半導(dǎo)體納米材料，可以將紫光或紫外光轉(zhuǎn)化成紅光、綠光和藍(lán)光。

在另一示例中，所述LED微像素2為藍(lán)光LED微像素，所述LED微像素2發(fā)出波長為440nm～490nm的藍(lán)光；所述顏色轉(zhuǎn)換膜4包括紅光轉(zhuǎn)換膜41及綠光轉(zhuǎn)換膜42，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于部分所述LED微像素2正上方，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42以微區(qū)陣列的方式在所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面周期性交替排布，每一個(gè)所述微區(qū)陣列的尺寸與所述LED微像素2的尺寸一致或相近，每一個(gè)所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42均對應(yīng)一個(gè)所述LED微像素2。所述LED微像素2發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42分別發(fā)出紅光和綠光，全彩顯示所需的藍(lán)光由所述LED微像素2發(fā)出的藍(lán)光提供。需要說明的是，在該示例中，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42位于部分所述LED微像素2正上方，即部分所述LED微像素2的上方?jīng)]有所述紅光轉(zhuǎn)換膜41或所述綠光轉(zhuǎn)換膜42。

作為示例，所述紅光轉(zhuǎn)換膜41及所述綠光轉(zhuǎn)換膜42的材料包括無機(jī)熒光粉和磷光材料、有機(jī)染料、有機(jī)熒光或磷光材料以及無機(jī)半導(dǎo)體納米材料，可以將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成紅光及綠光。

在又一示例中，如圖20所示，所述LED微像素2為小于480nm短波長光LED微像素，所述LED微像素2發(fā)出波長短于480nm的短波長光；所述顏色轉(zhuǎn)換膜4包括：紅光濾光膜45、綠光濾光膜46、藍(lán)光濾光膜47及白光轉(zhuǎn)換膜44，所述白光轉(zhuǎn)換膜44位于所述第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層3表面，所述紅光濾光膜45、所述綠光濾光膜46及所述藍(lán)光濾光膜47在所述白光轉(zhuǎn)換膜44表面呈陣列分布，且一一對應(yīng)設(shè)置于所述LED微像素2正上方；即所述紅光濾光膜45、所述綠光濾光膜46及所述藍(lán)光濾光膜47以微區(qū)陣列的方式在所述白光轉(zhuǎn)換膜22表面周期性交替排布，每一個(gè)所述微區(qū)陣列的尺寸與所述LED微像素2的尺寸一致或相近，且包含一種所述顏色轉(zhuǎn)換膜。

作為示例，所述白光轉(zhuǎn)換膜44的材料包括無機(jī)熒光粉和磷光材料、有機(jī)染料、有機(jī)熒光或磷光材料以及無機(jī)半導(dǎo)體納米材料，在被藍(lán)紫光或紫外光照射時(shí)，可以通過顏色轉(zhuǎn)換和混合，將透射光轉(zhuǎn)化為白光；所述紅光濾光膜45、所述綠光濾光膜46及所述藍(lán)光濾光膜47的材料包括有機(jī)分子材料和介質(zhì)膜材料，可以選擇性吸收或反射各種波長的光，透射所需的紅、綠、藍(lán)色光。

作為示例，所述白光轉(zhuǎn)換膜44的厚度小于5倍相鄰所述LED微像素2之間的間距，以便減小各所述LED微像素2之間的串?dāng)_。

綜上所述，本發(fā)明提供一種基于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，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)單元均包括陽極及公共陰極；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)光材料層及陽極，各所述LED微像素的陽極均位于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)硅基背板表面，且分別與與其對應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)單元的陽極相連接；所述發(fā)光材料層位于所述LED微像素的所述陽極表面；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。本發(fā)明的基于III-V族氮化物半導(dǎo)體的LED全彩顯示器件結(jié)構(gòu)中各LED微像素及各顏色轉(zhuǎn)換膜均通過厚度很小的第一導(dǎo)電類型III-V族氮化物層相連接，既可以縮小相鄰LED微像素之間的間距，以提高其分辨率，又可以降低相鄰顏色轉(zhuǎn)換膜之間的串?dāng)_，從而顯著提高本發(fā)明的顯示器件結(jié)構(gòu)的對比度；同時(shí)，本發(fā)明的顯示器結(jié)構(gòu)具有高分辨率、高對比度、高效發(fā)光率等特性，器件結(jié)構(gòu)的制備工藝簡單且易于實(shí)現(xiàn)。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。