用于平板显示器的集成电路的制作方法

本发明涉及一种用于平板显示器的集成电路，更具体地本发明涉及一种用于单体显示器的集成电路。

背景技术：

1、微型led(micro-led)显示器是一种新兴的平板显示器技术，其使用微型led阵列来形成单个像素。与早期的液晶显示器(lcd)相比，微型led显示器具有许多优点。例如，由于led只在像素要被点亮时才供电，而其余时间能完全关闭，因此微型led显示器更加节能，对比度也更高。此外，微型led显示器具有更快的响应速度，因此更适合于尤其需要高像素密度和高帧率的增强现实(ar)和虚拟现实(vr)应用。

2、微型led显示器通常是通过将微型led从源晶圆转移到接收基板(显示器背板)上制成的。这使得能够使用独立的红源、绿源、蓝源微型led晶圆制造出rgb显示器。通常，源晶圆上的微型led的间距与背板像素的间距不同，因此需要用技术将它们转移至正确位置。

3、然而，在单独地移动像素时，昂贵的“贴装”机(“pick-and-place”machine)可能需要用相当长的时间才能生产出一个显示器，这增加了显示器的成本。为了缩短生产时间，也考虑过使用粘性薄膜将多个像素同时传递到基板上。

4、然而，上文所述工艺存在很多问题。具体来说，转移工艺的良品率不是100％，这导致了背板上有像素缺失或像素错位。就使得需要通过进一步的修复工作，才能生产出完全正常的显示器，这显著地增加了这些部件的制造成本。由于显示器可能具有多达2400万个子像素，因此成功率需要至少达到99.99999％。目前，最佳成功率约为99％。在生产具有非常高的分辨率、像素密度以及对比度的显示器(诸如，用于增强现实(ar)或虚拟现实(vr)设备的显示器)时，这种问题尤为明显。鉴于对此类设备的需求在未来会更高，因此需要一种更好的方式来生产微型led显示器。

5、一种避免将led从源晶圆转移到背板的方法是直接在源晶圆上的微型led的顶部加工背板，从而生产出单体显示器。例如，蓝宝石基板形成显示器的底层，其上沉积微型led和薄膜晶体管(tft)。由于tft通常不透光，因此每个像素的面积需要被tft和微型led共享，这降低了显示器的驱动电流。此外，如果采用更机动的tft(诸如ltps)来减少tft的占用面积，那么制造ltps所需要的高温工艺将严重地损害微型led的性能。

6、上文所述的单体显示器的另一个问题是，由于led向所有方向发光，只有小部分的光能从单体显示器向预定方向发出。

7、因此，本发明的目的是克服上文所述一个或多个问题。

技术实现思路

1、根据本发明的第一个方面，提供了用于平板显示器的集成电路，所述集成电路包括：发光光电器件，所述发光光电器件具有顶面和与所述顶面相对的底面；薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述发光光电器件的顶面之上，所述薄膜晶体管与所述光电器件可操作地连接；反射层，所述反射层形成在所述光电器件的顶面和所述薄膜晶体管之间，所述反射层布置为反射从所述光电器件发出的光，使得反射光沿与所述发光光电器件的底面相对应的方向从所述集成电路发出。

2、换句话说，反射层将来自光电器件的上行光反射到向下的方向。因此，本发明偏离了微型led电路的传统布置方式，即布置为使得光沿向上的方向(即，与生长方向相对应，与基底方向相反的方向)发出。取而代之地，使用反射层使得所有或大部分的光通过集成电路的底面向下发出。这样，反射层使得来自光电器件的大部分光被导向为沿向下的方向，从而提高了集成电路的效率以及生产出的平板显示器的效率。

3、集成电路效率的提高使得光电器件能够以较低的温度运行来获得同样的光输出，从而提高了集成电路的性能和寿命。此外，由于来自光电器件的光沿向下的方向发出，因此薄膜晶体管不会吸收或散射任何来自光电器件的光；这也就减少了高强度光损坏薄膜晶体管的机会。这也意味着集成电路的面积不需要被薄膜晶体管和光电器件共享，然而在已知的单体微型led显示器中需要这种共享，所述已知的单体微型led显示器有向上的发射方向，因此晶体管必须沉积以避免阻挡过多的向上发出的光。这样，薄膜晶体管就能在不遮挡来自光电器件的光的情况下覆盖集成电路的更大面积，使得薄膜晶体管能向集成电路提供更多的电流。

4、集成电路包括单体器件，在此光电器件和薄膜晶体管生长在同一基板上(基板之后被移除)。因此，本文使用的术语“之上形成”优选地是指部件生长或沉积在特定层上，而不是指分别地制造这些部件然后在另外的制造阶段将这些部件合并在一起。因此，薄膜晶体管沉积在覆盖发光光电器件的层之中。

5、或者说，集成电路包括发光光电器件(优选地为led)和沉积在光电器件之上的薄膜晶体管，使得光电器件和薄膜晶体管重叠。更具体地，沿生长方向看，光电器件和薄膜晶体管重叠。在光电器件和薄膜晶体管之间可以沉积一个或多个层。

6、本文所使用的术语“顶部”、“底部”、“之上”以及“之下”指的是图中所描述的方向和相对位置。将理解的是，这些术语并不要求本文所述的实施方案仅在特定定向上运行。术语“顶部”是指生长方向，即相对于基板的生长方向(设备可以从所述基板移除，也可以不从所述基板移除)。换言之，生长方向垂直于由所述基板、光电器件、反射层和/或薄膜晶体管所限定的平面。“与发光二极管的底面相对应的方向”是指集成电路的底面，要求向上发出的光被反射层反射并且从集成电路的底面导出。本文所使用的术语“集成电路”统指在所附权利要求1中所描述的所有特征(诸如光电器件和薄膜晶体管)的电路。将理解的是，术语“集成电路”也指上述这些特征的子集，或指带有任何数量的附加部件(诸如其他薄膜晶体管和/或一个或多个电容器)的电路。术语“背板”可包括沉积在光电器件之上的集成电路的全部部件，用于控制光电器件的功能。背板可以包括例如一个或多个薄膜晶体管以及电容器。

7、发光光电器件优选地包括依次沉积的数个半导体层，并且薄膜晶体管包括依次沉积在光电器件之上的多个层。

8、集成电路还可以包括具有顶面以及相对的底面的基板，其中所述光电器件形成在所述基板的顶面上，并且所述反射层布置为使得所述反射光通过所述基板的底面发出。这样，基板就提供了其上可形成多个集成电路的基层，从而使得平板显示器的制造简化。具体来说，集成电路以单体形式形成，其中发光光电器件沉积在基板上并且薄膜晶体管沉积在发光器件之上，而反射层沉积在上述两者之间。与传统的向上发光单体led显示器不同，本发明的光被反射为使其通过基板发出。因此，在基板仍保留在集成器件中时，基板至少部分透明。有利的是，可以将基板从集成电路(以及平板显示器)的其余部分移除，使得led以及集成电路能够被转移至柔性基板以制造柔性显示器。

9、所述基板可以是蓝宝石晶圆基板，优选地是底面抛光的蓝宝石晶圆基板。在制造集成电路后，可通过背面研磨或化学薄化的方法来薄化基板。基板优选地具有至少70％的透明度。基板的顶面可被图案化，这可以减少随后在基板上生长的任何层上的应力。

10、集成电路还可以包括在基板底面上的一个或多个彩色滤镜。这样，就能够在不需要为集成电路提供不同类型的光电器件的情况下，轻松地提供具有彩色像素的平板显示器。集成电路还可以包括位于基板底面之下的一个或多个透镜，所述一个或多个透镜布置为准直通过基板的光。

11、薄膜晶体管可通过一个或多个层间连接，例如通过穿过反射层的一个或多个通孔，与光电器件操作地连接。具体来说，集成电路可以包括阴极层和阳极层。阴极层可位于光电器件的底面下，阳极层可位于光电器件的顶面上。集成电路可包括连接薄膜晶体管和阴极层的第一通孔以及连接薄膜晶体管和阳极层的第二通孔。替代地，薄膜晶体管可位于反射层和光电器件之间。

12、薄膜晶体管可包括有机薄膜晶体管。有利地，有机薄膜晶体管可沉积到集成电路所需的温度比沉积无机薄膜晶体管低得多。通过在较低温度下形成有机薄膜晶体管，使得反射层和/或光电器件不会因高温工艺受损。因此，使用有机薄膜晶体管特别适合于本发明，这是由于形成无机tft所需的较高沉积温度会导致部分反射层材料迁移出预定位置。

13、有机薄膜晶体管优选地包括布置在源极和漏极之间的有机半导体层，以及在施加电压时布置为控制该有机半导体层中的电流的门电极。有机薄膜晶体管可以如wo 2022/101644中所述，其可以包括前门电极以及背门电极，或者仅包括单个门电极。所述有机半导体层优选地包括小分子有机半导体和有机粘合剂。所述有机粘合剂优选地包括半导体粘合剂，所述半导体粘合剂的介电常数k在3.4≤k≤8.0的范围内。

14、有机薄膜晶体管(otft)的有机半导体层优选地包括小分子有机半导体和有机粘合剂。术语“小分子”具有本领域的常见含义，即为低分子量的有机化合物，例如分子量不高于900道尔顿(dalton)。otft的有机半导体(osc)层优选地包括至少一种半导体墨水，所述半导体墨水包括小分子有机半导体和有机粘合剂。优选地，所述osc层包括多晶小分子有机半导体，优选地包括与有机粘合剂结合的多晶小分子有机半导体。优选地，所述多晶小分子有机半导体包括聚乙炔化合物。优选地，所述有机粘合剂是有机半导体粘合剂，所述机半导体粘合剂优选地包括三芳胺基团。

15、优选地，有机半导体层的半导体墨水包括离散聚乙炔分子和/或有机(低聚物/聚合物)粘合剂的配方。更优选地，形成osc层的半导体墨水包括多并苯和聚合物粘合剂，其中所述聚合物粘合剂包含至少一个三芳胺基团。所述三芳胺基团优选地包括选自包括cn和c1-4烷氧基的组的一个或多个官能团。优选地，所述墨水包括小分子聚苯乙烯和/或聚三芳胺粘合剂的配方。优选半导体墨水包括如文献wo2010/0020329、wo2012/003918、wo2012/164282、wo2013/000531、wo2013/124682、wo2013/124683、wo2013/124684、wo2013/124685、wo2013/124686、wo2013/124687、wo2013/124688、wo2013/159863、wo2014/083328、wo2015/028768、wo2015/058827、wo2014/005667、wo2012/160383、wo2012/160382、wo2016/015804、wo2017/0141317、wo2018/078080中所述的半导体墨水.

16、反射层可以是金属层，优选地包括al、ag、mo和/或au中的一种或多种。替代地，反射层可包括分布式布拉格(bragg)反射器。当集成电路用作液晶显示器的一部分时，分布式布拉格反射器是特别有利的，因为该布拉格反射器能为反射光提供偏振。

17、集成电路可包括沉积在光电器件之上以及反射层之下的阳极层，其中所述阳极层优选地具有至少70％的透明度。优选地，阳极包括氧化铟锡(ito)。

18、集成电路可包括在光电器件之上形成的一个或多个附加晶体管。集成电路可包括在光电器件之上形成的电容器。具体来说，根据本发明的集成电路可包括光电器件以及形成在光电器件之上并且与该光电器件操作地连接的背板，其中所述背板包括至少一个晶体管。背板可以包括用于每个led的单个晶体管和单个电容器，从而形成1t-1c背板布置，或者包括用于每个led的两个晶体管和单个电容器(例如开关tft和驱动tft)，从而形成2t-1c背板布置。在本发明中，背板直接加工在基板晶圆上的光电器件之上，反射层位于光电器件和背板部件之间，将向上发出的光反射到向下的方向。

19、反射层优选地覆盖光电器件面积的至少50％。更具体地，平行于基板平面(并且与生长方向呈法线方向)的反射层表面覆盖了光电器件面积的至少50％。换句话说，反射层在竖直方向上偏离于光电器件，并且与光电器件重叠，使得光电器件在平行于基板的平面上的面积的至少50％定位于反射层之下。通过提供能覆盖光电器件的较大比例的反射层，来自光电器件的更多上行光被反射到向下的方向，从而进一步提高了集成电路的效率。

20、反射层可为薄膜晶体管提供门电极。具体来说，反射层可以包括反射材料以及导电材料，使得其既能够提供反射功能(反射光电器件向上发出的光)，又能够提供用于连接薄膜晶体管的电接触。具体来说，反射层可包括能提供薄膜晶体管的背门电极触点的表面。这样，集成电路的构造可被简化，制造时间缩短。

21、光电器件可包括led。所述光电器件优选地是微型led。替代地，所述光电器件还可包括qd-led、有机led或任何适合尺寸的其他类型led。

22、光电器件可配置为发出有预定波长或有预定波长带宽的光。这样，就可以提供多个集成电路，其中每个集成电路以不同的波长或波长带发光，从而提供有色彩的显示。例如，光电器件可配置为发出用于rgb显示的红光、绿光或蓝光。

23、根据本发明的另一方面，提供了包括如上文所述的集成电路阵列的平板显示部件。具体来说，所述平板显示部件可包括单体平板显示部件。所述平板显示部件可包括在单个基板上加工如所附权利要求书所限定的多个集成电路。具体来说，显示器部件可包括基板和多个顺序沉积的层，所述多个顺序沉积的层被加工从而形成所附权利要求书中所限定的集成电路阵列。平板显示部件可包括沉积在光电器件阵列之上的单个反射层。

24、集成电路阵列可沉积在单个基板上从而形成单体显示器。在完成制造之后，可从基板移除该集成电路。

25、平板显示部件还可以包括与平板显示部件的顶面结合的电路，用于驱动显示器的电子元件。所述电路可包括附加的晶体管、电容器和/或用于独立地寻址每个集成电路的其他电路。所述电路可称为平板显示器的“背板”。

26、根据本发明的另一方面，提供了一种制造平板显示部件的方法，包括：在基板的顶面上沉积发光光电器件阵列；在所述光电器件阵列之上放置反射层；并且在所述反射层之上沉积薄膜晶体管阵列，每个薄膜晶体管与对应的光电器件操作地连接。

27、通过在光电器件和薄膜晶体管之间设置反射层，所述反射层能够将来自光电器件的上行光反射到向下的方向。这样，显示部件就可布置为使得显示部件的下侧朝向显示方向，而不是像传统的单体设备那样，部件(包括tft)的上侧朝向显示方向。反射层使得来自光电器件的大部分光被导向为沿向下方向发出，从而提高了平板显示器的效率。集成电路效率的提高使得光电器件能够以较低的温度工作来实现相同的光输出，从而提高了平板显示器的性能和使用寿命。此外，由于每个光电器件的光都沿向下方向发出，因此薄膜晶体管不会吸收或散射任何从光电器件发出的光；这也减少了高强度光损坏薄膜晶体管的机会。这还意味着每个集成电路的面积不需要由相应的薄膜晶体管和光电器件共享；这样，薄膜晶体管就可以覆盖每个集成电路的更大面积，同时不会遮挡从光电器件发出的光，这使得所述薄膜晶体管能为平板显示器提供更多电流。

28、可以使用化学气相沉积技术或气相外延技术来执行沉积。

29、所述方法还包括将基底与基底之上的层分离。这可以通过使用激光实现。有利地，这使得led以及集成电路能够被转移至另一个基板(例如柔性基板)以制造柔性显示器

30、所述方法还包括蚀刻穿过反射层的多个通孔，从而提供从每个薄膜晶体管到对应的阳极层和阴极层的电通路。

31、虽然上文所述的方面涉及用于平板显示器的集成电路、平板显示部件以及平板显示部件的制造方法，但将理解的是，光电器件可以是光感应光电器件，而不是发光光电器件。这样，就可以提供诸如ccd阵列的光学传感器。例如，提供了用于光学传感器的集成电路，所述集成电路包括：光感应光电器件，所述光感应光电器件具有顶面和相对的底面；薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述光感应光电器件的顶面之上，所述薄膜晶体管与所述光电器件操作地连接；反射层，所述反射层形成在所述光电器件的顶面和所述薄膜晶体管之间，所述反射层布置为可将朝向所述薄膜晶体管的光反射到朝向光电器件的方向上。

32、所述光感应光电器件可以是光电二极管。

33、技术人员将理解的是，本文所描述的任何装置特征都能够作为方法特征提供，反之亦然。还将理解的是，本文所描述的任何方面中描述和限定的各种特征的特定组合可以被独立的实施和/或提供和/或使用。

34、此外，将理解的是，本文所描绘的本发明均呈实施例的形式，在本发明的范围内可对其的细节进行修改。