[发明专利]制造LED矩阵显示装置的方法

说明书

制作显示装置(1000)的方法，其至少包括以下步骤的实施：制作LED(100)的矩阵，每个LED包括能够从LED矩阵的背面接入的电极和在LED矩阵的正面上的发光表面；将包括至少一个半导体层、栅极介电层和栅极导电材料层的层堆叠固定到LED矩阵的背面上；从层堆叠开始，制作电耦接至LED的电极的电子控制电路，包括制作FET晶体管，FET晶体管的有源区域(216)在半导体层中形成并且FET晶体管的栅极(224)在栅极介电层中和栅极导电材料层中形成。

技术领域

本发明涉及“发光二极管”(LED)装置的领域，并且特别地涉及用于具有微型LED(μLED)的微型屏装置的LED。

背景技术

用于制作高亮度微型屏的一种方法是使用由GaN、InGaN、InGaP或甚至InGaAlP制成的LED矩阵，其中，每个LED在与LED发射表面大致平行的平面中的尺寸等于10μm的量级。每个LED通过与LED矩阵耦接的电子控制电路单独寻址。

一般来说，电子控制电路包括在诸如硅之类的有源半导体层中制成的例如MOSFET类型的FET(场效应晶体管)晶体管。这样的电子控制电路包括例如用于每个LED的通过矩阵地址控制的一个或两个FET晶体管。

在氮化物基LED的情况下，晶体管所需的电源电压为5V量级。(处于导通状态的)这些晶体管所需的导通电阻很低，通常对于1μm2量级的面积小于约10kΩ。还需要在晶体管的电压阈值Vt上的(小于1％的量级的)色散低。其他类型的晶体管也可能需要这样的性能。

为了满足这些标准，电子控制电路中的晶体管通常制作在单晶硅的有源层中。制作晶体管的经典方法包括涉及大型热预算的步骤，该步骤可以例如达到1000℃量级的温度。但是，LED矩阵不能抵抗这样的温度。

为了试图解决这个问题并避免LED矩阵暴露于这样的温度，可以通过将电子控制电路转移到LED矩阵上、使用微管对准它们并将它们杂化，来在先前制作的电子控制电路和也已经制作的LED矩阵之间进行耦接。

尽管该解决方案防止LED矩阵暴露于过高的温度，但是与LED矩阵的每个像素相关联的电子控制电路的电子组件必须以小于约1μm的精度与该像素的LED对准。因此，在实践中，由于在LED矩阵和电子控制电路之间进行这种转移时需要对齐并进行非常大量的连接(例如10⁶个的量级)，所以这种转移是困难的。制作具有如此小尺寸的微管也是非常困难的。

最后，待杂化的材料的不同热膨胀系数是在该杂化过程中要管理的重要约束。由于这种杂化例如在大于约100℃的温度下完成，所以材料的热膨胀系数之间的差异加重了对准偏移，特别是在这些元件的外围。冷却过程中还会出现可能导致基板组件损坏的热应力。

发明内容

本发明的一个目的是公开一种制作LED矩阵显示装置的方法，该方法不具有根据现有技术的方法的缺点，换句话说，该方法通过去除当经由微管进行电子控制电路到LED矩阵上的转移和杂化以及/或者存在具有不同热膨胀系数的材料时出现的对准和连接问题来避免将LED矩阵暴露于过度高的温度。

为此，本发明公开了一种制作显示装置的方法，包括对至少以下步骤的实施：

-制作LED的矩阵，每个LED包括能够从LED矩阵的背面接入的电极以及在LED矩阵的正面上的发光表面；

-将包括至少一个半导体层、栅极介电层和栅极导电材料层的层堆叠固定或互锁到LED矩阵的背面上；

-从层堆叠开始，制作电耦接至LED的电极的电子控制电路，包括制作包括有源区域和栅极的FET晶体管，有源区域在半导体层中形成，并且栅极在栅极介电层和栅极导电材料层中形成。