CN108877663B - 显示屏及其制造方法、以及显示结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了显示屏及其制造方法、以及显示结构，显示屏包括透明基底，及多个显示器模块；显示器模块的表面设有多个发光二极管阵列、以及多个非易失存贮器，每一发光二极管对应连接一非易失存贮器；显示器模块的背面设有多个晶圆级球栅阵列封装电极；显示器模块设有图像处理控制器及若干穿透电极；图像信号通过多个显示器模块的晶圆级球栅阵列电极传导到每一个显示器模块中间的图像处理控制器，再通过每一个显示器模块中间的穿透电极以统一协调控制驱动由多个显示器模块组成的单一显示屏图像。本发明具有LED显示的高亮度及高对比度效果，还具有高分辨率和超薄的效果，能够作为显示屏替代现有的液晶屏和OLED显示屏。

Description

显示屏及其制造方法、以及显示结构
技术领域
本发明涉及显示领域的改进，尤其涉及的是，一种显示屏及其制造方法、以及显示结构。
背景技术
随着技术的发展，发光二极管在各个领域已经得到广泛应用，包括大规模的点阵显示，照明，以及液晶背光等。
目前手机的显示屏主要是液晶显示屏，60％的电用在显示屏上，每天充电，很不方便。最耗电的部件就是显示屏，例如，采用侧光式的手机的显示屏，在四边上设置LED照到背光板上，使得手机显示屏的显示效率不到1％。
基于此，一种解决方案是采用OLED液晶技术，其采用上万个LED在一个面上，每个LED都是像素点，LED可以直接照到眼睛，显示效率很好，但是，OLED是有机的，作为室外显示，在太阳照射下变质很快，很容易衰减；此外，OLED的光效较低，OLED中1W只有26流明的效率，而LED的显示效率可高过300流明的效率。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新的显示屏及其制造方法、以及显示结构，显示屏及显示结构具有LED显示的高亮度及高对比度效果，且将大量发光二极管集成于基底上，具有高分辨率和超薄的优点，对于显示器模块具有较好的支撑和保护作用。
本发明的技术方案如下：一种显示屏，其包括透明基底，以及规则排列在所述透明基底上的多个显示器模块；所述显示器模块的表面设有多个发光二极管阵列、以及多个非易失存贮器，每一所述发光二极管对应连接一所述非易失存贮器；所述显示器模块的背面设有多个晶圆级球栅阵列封装电极；所述显示器模块设有图像处理控制器及若干穿透电极；图像信号通过多个显示器模块的晶圆级球栅阵列电极传导到每一个显示器模块中间的图像处理控制器，再通过每一个显示器模块中间的穿透电极以统一协调控制驱动由多个显示器模块组成的单一显示屏图像。
优选的，所述显示器模块的位于所述表面与所述背面之间的中部设有所述图像处理控制器。
优选的，所述显示器模块的所述背面设有所述图像处理控制器。
优选的，所述图像处理控制器包括行数据驱动电路、列扫描驱动电路、信号控制电路、图像存贮器、以及信号放大器；所述图像存贮器与所述信号控制电路连接；所述信号控制电路通过所述信号放大器分别与所述行数据驱动电路以及所述列扫描驱动电路连接；所述行数据驱动电路以及所述列扫描驱动电路分别通过若干穿透电极与所述非易失存贮器连接。
优选的，所述透明基底为透明固态基底。
优选的，所述透明固态基底包括透明玻璃基底、透明塑料基底、透明蓝宝石基底、以及透明薄膜基底。
优选的，所述透明固态基底设置透明导电膜，所述显示器模块设置电极，所述透明导电膜与所述电极连接形成触摸屏。
本发明又一技术方案如下：一种显示结构，其包括若干上述任一项所述显示屏，各所述显示屏规则排列且无缝拼接。
本发明又一技术方案如下：一种显示屏的制造方法，其包括以下步骤：硅衬底的表面刻蚀阵列模组化；在硅衬底的表面外延生长III-V族半导体发光二极管阵列；减薄硅衬底的背面，干深刻蚀，CVD化学金属填充形成穿透电极；在硅衬底的背面或表背面之间制作包括行数据驱动电路、列扫描驱动电路、信号控制电路、图像存贮器、以及信号放大器的图像处理控制器；采用透明的ITO薄膜覆盖硅衬底的表面的整个发光二极管阵列形成共同电极；在硅衬底的背面制作球栅阵列封装；用荧光粉或者量子点阵列将部分蓝光发光二极管二次转换为红光发光二极管和绿光发光二极管；覆盖一层SiOx透明保护层以形成有源矩阵彩色发光二极管集成显示屏。
优选的，所述制造方法还包括步骤：将各所述显示屏规则排列且无缝拼接，以得到大屏幕显示屏。
本发明又一技术方案如下：一种显示结构的制造方法，其包括以下步骤：硅衬底的表面刻蚀阵列模组化；在硅衬底的表面外延生长III-V族半导体发光二极管阵列；减薄硅衬底的背面，干深刻蚀，CVD化学金属填充形成穿透电极；在硅衬底的背面或表背面之间制作包括行数据驱动电路、列扫描驱动电路、信号控制电路、图像存贮器、以及信号放大器的图像处理控制器；采用透明的ITO薄膜覆盖硅衬底的表面的整个发光二极管阵列形成共同电极；在硅衬底的背面制作球栅阵列封装；用荧光粉或者量子点阵列将部分蓝光发光二极管二次转换为红光发光二极管和绿光发光二极管；覆盖一层SiOx透明保护层以形成有源矩阵彩色发光二极管集成显示屏；将各所述显示屏规则排列且无缝拼接。
采用上述方案，本发明通过在基底上规则排列多个显示器模块，每一显示器模块通过多个发光二极管阵列进行发光，极大提升了在小面积上的发光二极管的集成数量，在兼具LED显示的高亮度及高对比度效果的基础上，还具有高分辨率和超薄的效果，对于显示器模块具有较好的支撑效果和保护效果，有助于保护显示屏不易受外部作用力而导致磨损，从而能够作为触摸显示屏使用，可以替代现有的液晶屏和OLED显示屏，具有很高的市场应用价值。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的显示屏的硅衬底晶圆正面示意图。
图2为本发明的一个实施例的有显示屏的硅衬底晶圆背面的球栅阵列封装示意图。
图3为本发明的另一个实施例的显示屏的硅衬底晶圆正面示意图。
图4为本发明的另一个实施例的显示屏的硅衬底晶圆背面的球栅阵列封装示意图。
图5为本发明的一个实施例的硅衬底正反面驱动结构示意图。
图6为本发明的一个实施例的显示屏驱动工作原理放大示意图。
图7为图6所示实施例的A处放大示意图。
图8为本发明的一个实施例的单晶硅衬底表面刻蚀方块阵列模组化示意图。
图9为图8所示实施例的后续工艺的在硅衬底方块阵列表面用MOCVD外延生长III-V族半导体发光二极管阵列示意图。
图10为图9所示实施例的后续工艺的光刻、干刻蚀SiNx护膜及选择性清理硅衬底表面示意图。
图11为图10所示实施例的后续工艺的在硅衬底表面生长非易失存贮器半导体集成电路示意图。
图12为图11所示实施例的后续工艺的光刻及干刻蚀打开暴露发光二极管的阳极电极示意图。
图13为图12所示实施例的后续工艺的制作行数据线和列扫描线以及各电极连接线示意图。
图14为图13所示实施例的后续工艺的覆盖一层透明SiOx保护层示意图。
图15为图14所示实施例的后续工艺的干刻蚀及CVD化学金属填充形成穿透电极到硅衬底芯片的背面示意图。
图16为图15所示实施例的后续工艺的在硅衬底背面制作集成电路控制元器件示意图。
图17为本发明的一个实施例的显示屏截面示意图。
图18为本发明的一个实施例的正方形硅衬底显示器模块多种组合拼装方式的正面示意图。
图19为图18所示实施例的背面球栅阵列封装示意图。
图20为本发明的一个实施例的多个有源矩阵III-V族发光二极管显示器拼接成为大屏幕显示结构的驱动电路示意图。
图21为图20所示实施例的背面驱动结构示意图。
图22为本发明的又一个实施例的单晶硅衬底表面刻蚀阵列模组化示意图。
图23为图22所示实施例的后续工艺的在硅衬底的表面用MOCVD外延生长III-V族半导体发光二极管阵列示意图。
图24为图23所示实施例的后续工艺的减薄硅衬底背面，干深刻蚀，CVD化学金属填充形成穿透电极示意图。
图25为图24所示实施例的后续工艺的在硅衬底背面制作集成电路控制元器件示意图。
图26为图25所示实施例的后续工艺的清理后用透明的ITO薄膜覆盖整个LED阵列形成共同电极示意图。
图27为本发明的又一个实施例的有源矩阵彩色发光二极管集成显示屏截面示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。但是，本发明可以采用许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
现有技术的LED都是在蓝宝石或者硅衬底上做，都是做单颗的LED，设计成灯点，这种情况下封装会占用较大的体积，从而导致了大边距，以至于无法在小屏幕上大量集成LED，本发明及其各实施例直接在硅衬底上做成LED阵列，采用半导体集成电路的方式来实现发光二极管阵列，产品上有多个阵列乃至上百万个LED。并且，本发明及其各实施例能够实现超薄LED显示屏，达到将上亿个微型LED点阵集成的效果，还可以将电子线路、控制电路、存储装置和/或驱动电路等设置在硅衬底上，并且采用光刻技术做LED，具有大视角、高反差、高分辨率的技术效果。
例如，一种显示屏，其包括透明基底，以及规则排列在所述透明基底上的多个显示器模块；所述显示器模块的表面设有多个发光二极管阵列、以及多个非易失存贮器，每一所述发光二极管对应连接一所述非易失存贮器；所述显示器模块的背面设有多个晶圆级球栅阵列封装电极；所述显示器模块设有图像处理控制器及若干穿透电极；图像信号通过多个显示器模块的晶圆级球栅阵列电极传导到每一个显示器模块中间的图像处理控制器，再通过每一个显示器模块中间的穿透电极以统一协调控制驱动由多个显示器模块组成的单一显示屏图像。
一个例子是，一种显示屏，其包括透明基底，以及规则排列在所述透明基底上的多个显示器模块；所述显示器模块的第一面(即表面)设有多个发光二极管阵列、以及多个非易失存贮器，每一所述发光二极管对应连接一所述非易失存贮器；所述显示器模块的第二面(即背面)设有多个晶圆级球栅阵列封装电极；各个显示器模块规则排列在所述透明基底上；所述显示器模块设有图像处理控制器及若干穿透电极；图像信号通过多个显示器模块的晶圆级球栅阵列电极传导到每一个显示器模块中间的图像处理控制器，再通过每一个显示器模块中间的穿透电极以统一协调控制驱动由多个显示器模块组成的单一显示结构图像。
又如，所述透明基底远离所述显示器模块的一面设有多个晶圆级球栅阵列封装电极；例如，所述透明基底的第一面设有多个显示器模块，各个显示器模块规则排列在所述透明基底上，所述透明基底的第二面设有多个晶圆级球栅阵列封装电极，其余实施例以此类推；例如，所述显示器模块的位于所述表面与所述背面之间的中部设有所述图像处理控制器，即，所述显示器模块的位于所述表面与所述背面之间的中部设有图像处理控制器；或者，所述显示器模块的所述背面设有所述图像处理控制器，即，所述显示器模块的所述背面设有所述图像处理控制器。所述显示器模块还设置若干穿透电极；例如，各穿透电极与各晶圆级球栅阵列封装电极一一对应连接；图像信号通过多个显示器模块的晶圆级球栅阵列电极传导到每一个显示器模块中间的图像处理控制器，再通过每一个显示器模块中间的穿透电极以统一协调控制驱动由多个显示器模块组成的单一显示屏图像。这样，能够实现高分辨率的超薄集成显示屏及电路，且可以利用现有的半导体集成电路标准、生产设备、生产工艺来取得显示屏及电子线路的封装在一个硅衬底的产品。例如，能够制成高度集成的电子产品，例如手表上50～60个集成电路模块，手机上100～200个集成电路模块，都可以按此方式来做，这样做非常省电省空间，易于制造。
又一个例子是，一种显示屏，其包括透明基底，以及规则排列在所述透明基底上的多个显示器模块；所述显示器模块的表面设有多个发光二极管阵列、以及多个非易失存贮器，每一所述发光二极管对应连接一所述非易失存贮器；所述显示器模块的背面设有多个晶圆级球栅阵列封装电极；所述显示器模块的位于所述表面与所述背面之间的中部设有图像处理控制器；所述显示器模块还设置若干穿透电极；所述显示屏的各所述显示器模块中，所述穿透电极用于接收图像信号，通过所述图像处理控制器分别控制多个晶圆级球栅阵列封装电极，以使所述显示屏的多个显示器模块共同显示整体图像。例如，所述发光二极管的发光面与所述硅衬底非平行，例如，所述发光二极管阵列的发光面与所述硅衬底的第一面和/或第二面非平行设置；又如，所述发光二极管阵列的发光面与所述硅衬底的初始状态的第一面和/或第二面非平行设置。例如，所述发光二极管阵列的发光面的发光方向与所述硅衬底的第一面和/或第二面非平行设置；又如，所述发光二极管阵列的发光面的发光方向与所述硅衬底的初始状态的第一面和/或第二面非平行设置。又如，所述发光二极管阵列的发光面的发光方向与所述硅衬底的第一面和/或第二面形成70至110度角，优选为80至100度角，优选为90度角。
例如，一种显示屏，其亦可称为有源LED显示屏；该显示屏包括衬底，以及规则排列在所述衬底上的多个显示器模块；例如，所述衬底为透明基底；例如，所述衬底为硅衬底。例如，所述衬底为单晶硅衬底。下面以透明基底为例进行说明，可以理解，其它衬底亦可适用。
例如，一种显示屏，其包括透明基底，以及规则排列在所述透明基底上的多个显示器模块；所述显示器模块的表面设有多个发光二极管阵列；所述显示器模块的背面设有电极；例如，所述显示器模块的表面还设有多个非易失存贮器，每一所述发光二极管对应连接一所述非易失存贮器；非易失存贮器亦称非易失存储器。例如，如图1所示，所述显示器模块为方形，在硅衬底晶圆(Silicon Wafer)的第一面上规则制备方形的显示器模块的表面，例如，硅衬底晶圆标准尺寸为150mm(6英寸)，200mm(8英寸)，300mm(12英寸)或者450mm(18英寸)等，如图2所示，在硅衬底晶圆的第二面上规则制备方形的显示器模块的背面，包括多个晶圆级球栅阵列封装电极。又如，如图3与图4所示，所述显示器模块为长方形。优选的，所述硅衬底的第一面还设置覆盖各所述显示器模块的透明保护层，例如，所述透明保护层可采用SiOx透明保护层。上述实施例的结构设计，能够有效地机械支撑发光二极管芯片及显示屏芯片，且有利于保护显示屏不受到外部磨损。
例如，所述显示器模块的背面设有多个晶圆级球栅阵列封装电极；例如，所述显示器模块中，各发光二极管阵列与各晶圆级球栅阵列封装电极对应设置，每一发光二极管阵列对应一个或一对晶圆级球栅阵列封装电极；例如，所述显示器模块中，根据各发光二极管阵列实际信号需求设置对应的晶圆级球栅阵列封装电极并连接。其中，晶圆级封装(WaferLevel Package，WLP)属于封装测试领域技术，通过在晶圆表面直接布线和植球，完成封装，使芯片体积更小；球栅阵列封装(Ball Grid Array，BGA)技术为应用在集成电路上的一种表面黏着技术，对比其他如双列直插封装(Dual in-line package)或四侧引脚扁平封装(Quad Flat Package)等封装模式，能提供更多的接脚，整个装置的底部表面可全部作为接脚使用，比起周围限定的封装类型还具有更短的平均导线长度，从而具备更佳的高速效能。请参阅图2、图4与图21等，采用WLP结合BGA的晶圆级球栅阵列封装电极，能够实现小芯片、短导线、高速率的显示器模块，特别适合在本发明及其各实施例的超薄高清的显示屏使用。
例如，所述发光二极管阵列连接至少一条列金属连线以及至少一条行金属连线，所述发光二极管阵列通过至少一条列金属连线接受列扫描驱动器控制和至少一条行金属连线接受行数据驱动器控制；亦即，所述发光二极管阵列用于通过至少一条列金属连线连接列扫描驱动器，以及用于通过至少一条行金属连线连接行数据驱动器。例如，所述显示器模块的表面设有所述列扫描驱动器以及所述行数据驱动器。例如，每一所述显示器模块的表面设有一所述列扫描驱动器以及一所述行数据驱动器。又如，每一所述显示器模块的表面设有多个发光二极管阵列、多个列扫描驱动器及多个行数据驱动器，每一所述发光二极管阵列对应一所述列扫描驱动器及一所述行数据驱动器。
例如，所述显示器模块还设置若干穿透电极；例如，至少一所述穿透电极为所述列金属连线，至少一所述穿透电极为所述行金属连线；所述发光二极管阵列通过至少一作为所述列金属连线的穿透电极连接所述列扫描驱动器，以及通过至少一作为所述行金属连线的穿透电极连接所述行数据驱动器。例如，所述显示器模块的背面设有所述列扫描驱动器以及所述行数据驱动器。例如，每一所述显示器模块的背面设有一所述列扫描驱动器以及一所述行数据驱动器。又如，每一所述显示器模块的表面设有多个发光二极管阵列，背面设有多个列扫描驱动器及多个行数据驱动器，每一所述发光二极管阵列对应一所述列扫描驱动器及一所述行数据驱动器。又如，各所述穿透电极形成分别连接每一个发光二级管与图像处理控制器的电信号通道；又如，各所述穿透电极分别连接每一个发光二级管的行数据驱动器和列数据驱动器、与图像处理控制器。
例如，多个所述发光二极管共用一个所述穿透电极；又如，每一显示器模块中的所有发光二极管共用一个所述穿透电极，例如，每一显示器模块中的一个、两个或全部发光二极管共用一个所述穿透电极。又如，每一所述显示器模块中的各个所述发光二极管分别连接相异的穿透电极。又如，每一所述发光二极管下方穿设一所述穿透电极。为了达到更好的即时热传导效果，例如，所述穿透电极为圆柱形或圆台形。优选的，所述硅衬底上还设置若干微通道，各所述微通道分别贯穿所述硅衬底的两侧，这样，当发光二极管侧的温度较高时，可以通过微通道实现一定程度的微对流。例如，所述微通道为圆柱形，其半径为1至5纳米；又如，所述微通道为圆台形；为了提升散热效果，例如，所述微通道与所述穿透电极均为圆台形，两者均具有等腰梯形截面，在位于同一平面的两个等腰梯形截面中，一个等腰梯形截面的两条腰，分别一一对应地与另一个等腰梯形截面的两条腰相平行。优选的，每一显示器模块或每一发光二极管对应设置一所述微通道。这样，显示屏及其显示器模块整体具有极好的散热效果，能够将表面的多个发光二极管阵列的热量较好地通过背面协助散发。
优选的，所述硅衬底的第一面设置若干连接体，各所述连接体与各所述穿透电极一一对应设置，每一所述连接体连接一所述穿透电极；每一所述连接体连接若干所述发光二极管，且每一所述发光二极管连接一所述连接体。例如，所述连接体为金属导体，例如金属片，又如所述连接体为铜制件；例如，多个所述发光二极管分别连接所述连接体，通过所述连接体连接一所述穿透电极，从而实现与所述控制结构的连接。又如，各所述连接体与各所述穿透电极一一对应设置，每一所述连接体连接一所述穿透电极，且每一所述连接体连接一所述显示器模块；例如，每一所述显示器模块中的一个、两个或全部发光二极管连接一个所述连接体；又如，每一所述显示器模块中的各个所述发光二极管分别连接相异的连接体。这样，可以根据实际需要的控制发光方式，灵活调整所述发光二极管集成显示器件的各个发光二极管的连接。
为了达到更好地散热效果，例如，每一所述穿透电极为铜柱电极，铜柱电极具有良好的导电效果和散热作用，特别适合大规模高密度阵列设置本发明的发光二极管。为了减轻重量，优选的，所述铜柱电极中空设置，例如，所述铜柱电极为圆筒形，这样，一方面满足了散热的需求，另一方面又能节约资源，减轻重量。又如，所述铜柱电极为圆柱形或圆台形，其中设置若干空腔结构，所述空腔结构为圆柱形；优选的，所述空腔结构的圆柱形的轴线与所述铜柱电极的轴线平行。优选的，所述铜柱电极远离所述发光二极管的端部翻边设置，即所述背面电极的位置翻边设置，以使其对于发光二极管的导热效果更好，进一步使得大规模的微点阵成为可行。进一步的，所述铜柱电极远离所述发光二极管的端部翻边设置，且形成类齿轮形状，例如形成中空类齿轮形状或者中间具有多个通孔的类齿轮形状，所述类齿轮形状类似于花瓣；所述类齿轮形状具有凹槽部及凸出部，其中，所述凹槽部与所述凸出部非啮合设置，为便于散热和接电设计，例如，所述凹槽部的面积小于所述凸出部的面积；例如，所述凸出部具有等腰梯形结构及弓形结构，所述凸出部靠近所述类齿轮形状中心的一端为所述等腰梯形结构，所述凸出部远离所述类齿轮形状中心的一端为所述弓形结构，所述等腰梯形结构的较长的底线与所述弓形结构的弦的长度相等。
例如，所述显示器模块的位于所述表面与所述背面之间的中部设有图像处理控制器；或者，所述显示器模块的所述背面设有图像处理控制器；例如，所述硅衬底在其两个面之间阵列设置多个穿透电极，分别连接行数据驱动器和列数据驱动器与背面的图像处理控制器；例如，所述图像处理控制器分别通过各所述穿透电极连接各所述晶圆级球栅阵列封装电极、各所述非易失存贮器、以及各所述发光二极管阵列。例如，各穿透电极包括三部分穿透电极，每一部分穿透电极均包括多个穿透电极；其中，所述三部分穿透电极包括第一部分穿透电极、第二部分穿透电极以及第三部分穿透电极，第一部分穿透电极中的多个穿透电极分别作为各所述列金属连线，第二部分穿透电极中的多个穿透电极分别作为各所述行金属连线，第三部分穿透电极中的多个穿透电极分别作为控制连线；又如，所述图像处理控制器分别通过各所述控制连线连接各所述晶圆级球栅阵列封装电极、各所述非易失存贮器、以及各所述发光二极管阵列。亦即，所述图像处理控制器分别通过第三部分穿透电极中的多个穿透电极连接各所述晶圆级球栅阵列封装电极、各所述非易失存贮器、以及各所述发光二极管阵列。
例如，图像信号通过多个显示器模块的晶圆级球栅阵列电极传导到每一个显示器模块中间的图像处理控制器，再通过每一个显示器模块中间的穿透电极以统一协调控制驱动由多个显示器模块组成的单一显示屏图像。图像处理控制器具体的图像处理控制，可以参照现有LED驱动控制技术实现。
优选的，所述显示屏包括两个或两个以上的所述显示器模块。例如，所述显示屏包括多个规则排列的显示器模块。例如，所述显示器模块为方形，方形的显示器模块的排列拼装的正面如图18所示，背面如图19所示，方形的显示器模块具有多种规则排列方式；又如，所述显示器模块为矩形或者其他形状。例如，各所述显示器模块分别独立驱动。
优选的，所述图像处理控制器包括行数据驱动电路、列扫描驱动电路、信号控制电路、图像存贮器、以及信号放大器；例如，所述图像处理控制器包括行数据驱动电路、列扫描驱动电路、信号控制电路、图像存贮器、集成电路控制器、信号放大器、存储器、数模转换器及/或模数转换器等；例如，所述图像处理控制器亦称集成电路控制元器件；例如，所述图像存贮器与所述信号控制电路连接；例如，所述信号控制电路分别与若干晶圆级球栅阵列封装电极连接。例如，所述信号控制电路通过所述信号放大器分别与所述行数据驱动电路以及所述列扫描驱动电路连接；所述行数据驱动电路以及所述列扫描驱动电路分别通过若干穿透电极与所述非易失存贮器连接。又如，所述图像处理控制器还包括处理器，所述处理器分别与所述图像存贮器、所述信号控制电路连接；又如，所述处理器分别与若干晶圆级球栅阵列封装电极连接。
优选的，所述多个显示器模块中，相邻两个显示器模块之间的间距小于1毫米。例如，所述多个显示器模块中，各个显示器模块紧密排列设置，相邻两个显示器模块之间的间距小于0.8毫米；优选的，所述多个显示器模块中，相邻两个显示器模块之间的间距小于0.5毫米或者更低。这样，有利于在小面积实现更高的分辨率。
优选的，所述透明基底为透明固态基底。例如，所述透明固态基底包括透明玻璃基底、透明塑料基底、透明蓝宝石基底、以及透明薄膜基底。例如，所述透明固态基底设置透明导电膜，所述显示器模块设置电极，所述透明导电膜与所述电极连接形成触摸屏。例如，玻璃衬底上的透明导电膜与硅显示屏里面的电极形成触摸屏。例如，所述透明基底为单晶硅衬底。
优选的，如图18及图19的下部分所示，各所述显示器模块横向规则排列。或者，如图18及图19的上部分所示，各显示器模块斜向规则排列。或者，如图18及图19的左部分或右部分所示，各显示器模块错位排列。这样，可以根据不同的需求，设计和实现各种显示屏。
例如，所述发光二极管阵列包括若干发光二极管，或者，所述发光二极管阵列包括若干发光二极管芯片；例如，所述发光二极管的大小与间隙根据实际情况设计，例如，在试制生长的发光二极管，即发光二极管，每一个发光二极管的正方形边长尺寸为：10-6米-10-4米，也就是1微米至100微米；或者，每一个发光二极管的长方形最小边长尺寸为：10-6米-10-4米，也就是1微米至100微米；并且采用本发明及其各实施例的结构设计，两个发光二极管的间距为单个发光二极管尺寸的10％-20％；发光二极管集成显示器件的尺寸为：10mm毫米×10mm毫米至500mm毫米×500mm毫米；由于发光效率高，正常工作功率小，散热可以直接由硅衬底传导，同时也通过所述穿透电极传导。例如，所述发光二极管阵列为方块阵列，其中具有若干发光二极管芯片，例如，方块阵列中的部分或全部成员，为发光二极管或发光二极管芯片。例如，透明基底以单晶硅衬底为例，说明如下。
单晶硅衬底表面刻蚀方块阵列模组化如图8所示，例如，通过光刻SiNx保护面膜200，形成方块阵列，然后干法刻蚀单晶硅衬底100，形成SiNx/Si方块阵列；然后选择性地去除SiNx保护面膜，形成硅衬底方块阵列。
然后在硅衬底方块阵列表面用MOCVD外延生长III-V族半导体发光二极管阵列300，具体如图9所示；然后进行光刻，干刻蚀SiNx护膜，选择性清理硅衬底表面400，具体如图10所示；然后在硅衬底表面生长非易失存贮器半导体集成电路，生成非易失存贮器500，具体如图11所示；然后进行光刻，干刻蚀打开暴露发光二极管的阳极电极，具体如图12所示；然后制作行数据线110和列扫描线120，以及各电极连接线，具体如图13所示；然后覆盖一层透明SiOx保护层600，具体如图14所示；然后进行干刻蚀，CVD化学金属填充形成穿透电极130到硅衬底芯片的背面，具体如图15所示；然后在硅衬底背面制作集成电路控制元器件700(即图像处理控制器)，具体如图16所示；例如，在硅衬底背面制作集成电路的控制元器件包括控制器，行数据驱动电路，列扫描驱动电路，信号放大器，存储器，A/D转换器，及/或，D/A转换器等；例如，集成电路控制元器件700包括处理器例如CPU或MCU芯片，用于实现数据采集、接收、分析、处理、及/或图像分析处理等功能；然后在显示屏背面的集成电路面上制作球栅阵列封装，然后用荧光粉或者量子点阵列将蓝光二次转换为红光和绿光。例如，其中的显示器模块的非易失存贮器形成触摸电容位置敏感的触摸屏。
优选的，每一所述显示器模块，或者每一发光二极管阵列，或者每一发光二极管，包括若干通过改变发光二极管的基色发出异色的二次发光材料，下面以发光二极管阵列为例，可以理解，同样适用于显示器模块或者发光二极管；例如，每一所述发光二极管阵列包括若干通过改变发光二极管的基色发出异色的不同颜色荧光粉或者不同颗粒尺寸的量子点材料。优选的，每一发光二极管阵列包括若干异色的发光二极管，例如，每一发光二极管阵列包括若干通过不同颜色荧光粉或者不同量子点材料发出异色的发光二极管。例如，每一发光二极管阵列作为一像素点，通过背面的控制结构控制其发光颜色及发光时间。这样，可以实现小面积的丰富点阵显示效果。例如，每一发光二极管阵列包括若干通过不同颜色荧光粉发出异色的发光二极管。又如，每一发光二极管阵列包括若干通过各色荧光粉发出至少两种颜色的发光二极管。又如，每一发光二极管阵列包括若干通过各色荧光粉发出至少三种颜色的发光二极管。
优选的，每一发光二极管阵列包括至少三种基本颜色的彩色像素点；其中，所述基本颜色包括红基色、蓝基色与绿基色。例如，所述发光二极管阵列包括红色荧光粉与绿色荧光粉。这样，可以制成三色的发光二极管阵列。优选的，所述基本颜色还包括黄基色或白基色。例如，所述基本颜色还包括黄基色荧光粉或白基色荧光粉。例如，所述基本颜色还包括黄基色荧光粉所激发的黄基色或白基色荧光粉所激发的白基色。例如，所述发光二极管阵列包括黄基色荧光粉或白基色荧光粉。这样，可以制成四色的发光二极管阵列。例如，采用荧光粉工艺实现，蓝光直接透出或通过透明电极透出，在蓝光上加绿色荧光粉形成绿光，在蓝色上加红色荧光粉形成红光；又如，在蓝光上加黄色荧光粉形成白光，以此类推。
优选的，每一所述发光二极管阵列包括至少一个发出蓝光基色的III-V族化合物发光二极管。例如，蓝基色的像素点是硅衬底的III-V族化合物蓝光的发光二极管。和/或，红基色的像素点是硅衬底的III-V族化合物蓝光的发光二极管，通过表面的氮基红色荧光粉二次发光以产生红光。和/或，绿基色的像素点是硅衬底的III-V族化合物蓝光的发光二极管，通过表面的绿色硅酸盐荧光粉二次发光以产生绿光。
例如，得到显示屏的截面如图17所示，其具有单晶硅衬底100，非易失存贮器500，透明SiOx保护层600，集成电路控制元器件700，显示屏背面的球栅阵列封装的电极连接球800以及蓝/绿/红三色发光二极管阵列900等，行数据线110和列扫描线120分别连接各蓝/绿/红三色发光二极管阵列900，单晶硅衬底100两面的元器件通过穿透电极130导电连接，并且，穿透电极具有一定的散热效果。
例如，硅衬底正反面驱动结构如图5所示，衬底正面设置有源矩阵发光二极管显示屏及其行数据驱动电路与列扫描驱动电路，例如，行数据驱动电路包括行数据驱动器及其连接线路，列扫描驱动电路包括列扫描驱动器及其连接线路；例如，行数据驱动器的连接线路为行金属连线，行金属连线亦称行数据线，列扫描驱动器的连接线路为列金属连线，列金属连线亦称列扫描线；衬底反面设置控制电路与储存器，储存器连接控制电路，控制电路分别连接行数据驱动电路与列扫描驱动电路，行数据驱动电路与列扫描驱动电路分别连接有源矩阵发光二极管显示屏。例如，控制电路与储存器集成设置，又如，控制电路与储存器集成设置于图像处理控制器中，即图像处理控制器包括控制电路与储存器；例如，储存器为ROM储存器或RAM储存器，控制电路包括数据采集电路、接收电路、分析电路、处理电路、放大器、数模转换器、模数转换器和/或图像分析处理器等。又如，上述实施例中的有源矩阵发光二极管显示屏为显示器模块。
例如，显示屏驱动工作原理如图6所示，扫描驱动器与两个数据驱动器分别连接有源矩阵发光二极管显示屏，其中一个数据驱动器以奇数线连接有源矩阵发光二极管显示屏，另一个数据驱动器以偶数线连接有源矩阵发光二极管显示屏；扫描驱动器包括电平变换器、缓冲驱动器与移动寄存器，例如，电平变换器、缓冲驱动器与移动寄存器顺序连接，移动寄存器连接有源矩阵发光二极管显示屏；又如，数据驱动器包括移动位寄存器、锁存器1、锁存器2与数字模拟转换器(DAC，Digital to analog converter)，例如，移动位寄存器、锁存器1、锁存器2与DAC顺序连接，DAC连接有源矩阵发光二极管显示屏。有源矩阵发光二极管显示屏的发光二极管及其控制电路如图7所示，两个薄膜晶体管(TFT，Thin FilmTransistor)，包括开关TFT与驱动TFT连接LED芯片，控制LED芯片发光。
例如，多个有源矩阵III-V族发光二极管显示器拼接成为大屏幕显示屏的驱动电路如图20所示，各衬底相互拼接，各衬底反面分别设置信号处理及图像控制器910，信号处理及图像控制器10包括相互连接的控制电路与储存器，亦可统一设置一个总的信号处理及图像控制器；各衬底正面相互拼接，使得多个有源矩阵LED显示屏拼接成为大屏幕显示屏920。多个有源矩阵III-V族发光二极管显示器拼接成为大屏幕显示屏的背面驱动结构如图21所示，控制电路通过显示屏背面电极驱动线路220分别连接显示屏背面电极连接球210，从而实现对各个显示器模块的各发光二极管阵列的控制。
又如，一种显示屏及/或显示屏的制造方法，包括以下诸项：硅衬底表面刻蚀阵列模组化，例如单晶硅衬底表面刻蚀阵列模组化，如图22所示，例如硅衬底100上表面刻蚀硅衬底阵列101；在硅衬底100的表面用MOCVD外延生长III-V族半导体发光二极管阵列300如图23所示；减薄硅衬底背面，干深刻蚀，CVD化学金属填充形成穿透电极130如图24所示；在硅衬底背面制作行数据线110和列扫描线120以及集成电路控制元器件700如图25所示；其中，集成电路控制元器件包括行数据驱动电路、列扫描驱动电路、集成电路控制器、信号放大器、存储器、A/D转换器和/或D/A转换器等；清理后用透明的ITO薄膜103覆盖整个LED阵列形成共同电极如图26所示；然后在显示屏背面的集成电路面上制作球栅阵列封装，即在显示屏背面的集成电路面上制作半球形金属电极作为图像驱动信号连接；用荧光粉或者量子点阵列将蓝光二次转换为红光和绿光，例如，用荧光粉或者量子点阵列将蓝光二次转换为红光、绿光和白光)；覆盖一层SiOx透明保护层；得到有源矩阵彩色发光二极管集成显示屏截面图如图27所示，包括硅衬底100中的穿透电极130，硅衬底100表面的蓝/绿/红三色发光二极管阵列900、覆盖整个LED阵列上的透明的ITO薄膜103、位于透明的ITO薄膜103上的透明SiOx保护层600、硅衬底100背面的集成电路控制元器件700及球栅阵列封装的电极连接球800等。
又如，本发明还提供一种显示结构，例如显示结构为大屏幕显示屏，例如，所述显示结构包括若干如上任一实施例所述显示结构，各所述显示结构规则排列且无缝拼接；例如，各所述显示结构规则排列且无缝拼接以形成所述显示结构。
又如，一种显示屏的制造方法，用于制造上述任一实施例所述显示屏；例如，一种显示屏的制造方法，包括以下步骤：硅衬底的表面刻蚀阵列模组化；在硅衬底的表面外延生长III-V族半导体发光二极管阵列；减薄硅衬底的背面，干深刻蚀，CVD化学金属填充形成穿透电极；在硅衬底的背面或表背面之间制作包括行数据驱动电路、列扫描驱动电路、信号控制电路、图像存贮器、以及信号放大器的图像处理控制器；其中，硅衬底的表背面之间即硅衬底的表面与背面之间；采用透明的ITO薄膜覆盖硅衬底的表面的整个发光二极管阵列形成共同电极；在硅衬底的背面制作球栅阵列封装；用荧光粉或者量子点阵列将部分蓝光发光二极管二次转换为红光发光二极管和绿光发光二极管；覆盖一层SiOx透明保护层以形成有源矩阵彩色发光二极管集成显示屏。又如，形成有源矩阵彩色发光二极管集成显示屏之后，还包括步骤：将各所述显示屏规则排列且无缝拼接，用于得到大屏幕显示屏。又如，一种显示结构的制造方法，用于制造上述任一实施例所述显示结构。
本发明及其各实施例利用标准半导体集成电路生产工艺来规模生产显示屏，即有源半导体发光二极管阵列显示屏，亦称有源发光二极管阵列显示屏，有源矩阵发光二极管显示屏或有源LED显示屏等，能够比AMOLED显示屏省电数倍，比AMOLED显示屏分辨率增加数倍，以及，比AMOLED显示屏反应速度增加10倍；大规模生产比AMOLED显示屏成本降低50％以上，视规模之大小可低于30％或者更低。例如，本发明的产品具有超低功耗，本发明产品的功率是现有显示屏功率的10％左右；又如，本发明的产品能够实现超高分辨率，例如达到或超过1080p高清；又如，本发明的产品能够制成超薄器件，例如制成1毫米厚的手表等；且本发明的产品具有超大视角及超高反差，能够达到或超过160度视角，以及达到100％亮度反差；并且由于同衬底大规模集成，因此能够实现低成本的产品，特别适合产业发展。同衬底大规模集成的方式，有利于提高生产良率和集成度。
进一步地，鉴于目前半导体集成电路器件生产所用的硅衬底的标准尺寸限制，例如，标准尺寸为150毫米，200毫米，300毫米或450毫米等，硅衬底的有源半导体发光二极管阵列显示屏在小尺寸制式上成品率高，更有生产成本的优势。
并且，针对大屏幕显示屏应用，可以采用连接的形式，将多个小尺寸有源半导体发光二极管阵列显示屏拼接成为大屏幕显示屏，从而大幅度降低大屏幕显示屏的生产成本。
进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的显示屏。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种显示屏，其特征在于，包括透明基底，以及规则排列在所述透明基底上的多个显示器模块；
所述显示器模块的表面设有多个发光二极管阵列、以及多个非易失存贮器，每一所述发光二极管对应连接一所述非易失存贮器；
所述显示器模块的背面设有多个晶圆级球栅阵列封装电极；
所述显示器模块设有图像处理控制器及若干穿透电极；所述穿透电极为铜柱电极，所述铜柱电极中空设置；
图像信号通过多个显示器模块的晶圆级球栅阵列电极传导到每一个显示器模块中间的图像处理控制器，再通过每一个显示器模块中间的穿透电极以统一协调控制驱动由多个显示器模块组成的单一显示屏图像。
2.根据权利要求1所述显示屏，其特征在于，所述显示器模块的位于所述表面与所述背面之间的中部设有所述图像处理控制器。
3.根据权利要求1所述显示屏，其特征在于，所述显示器模块的所述背面设有所述图像处理控制器。
4.根据权利要求1所述显示屏，其特征在于，所述图像处理控制器包括行数据驱动电路、列扫描驱动电路、信号控制电路、图像存贮器、以及信号放大器；
所述图像存贮器与所述信号控制电路连接；
所述信号控制电路通过所述信号放大器分别与所述行数据驱动电路以及所述列扫描驱动电路连接；
所述行数据驱动电路以及所述列扫描驱动电路分别通过若干穿透电极与所述非易失存贮器连接；
或者，所述铜柱电极远离所述发光二极管的端部翻边设置；
或者，所述透明基底为硅衬底，所述硅衬底上还设置若干微通道，各所述微通道分别贯穿所述硅衬底的两侧；其中，所述微通道为圆柱形，其半径为1至5纳米；
或者，所述透明基底为硅衬底，所述硅衬底上还设置若干微通道，所述微通道与所述穿透电极均为圆台形，两者均具有等腰梯形截面，在位于同一平面的两个等腰梯形截面中，一个等腰梯形截面的两条腰，分别一一对应地与另一个等腰梯形截面的两条腰相平行。
5.根据权利要求1所述显示屏，其特征在于，所述透明基底为透明固态基底。
6.根据权利要求5所述显示屏，其特征在于，所述透明固态基底包括透明玻璃基底、透明塑料基底、透明蓝宝石基底、以及透明薄膜基底。
7.根据权利要求5所述显示屏，其特征在于，所述透明固态基底设置透明导电膜，所述显示器模块设置电极，所述透明导电膜与所述电极连接形成触摸屏。
8.一种显示结构，其特征在于，包括若干如权利要求1至7中任一项所述显示屏，各所述显示屏规则排列且无缝拼接。
9.一种显示屏的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
硅衬底的表面刻蚀阵列模组化；
在硅衬底的表面外延生长III-V族半导体发光二极管阵列；
减薄硅衬底的背面，干深刻蚀，CVD化学金属填充形成穿透电极；所述穿透电极为铜柱电极，所述铜柱电极中空设置；
在硅衬底的背面或表背面之间制作包括行数据驱动电路、列扫描驱动电路、信号控制电路、图像存贮器、以及信号放大器的图像处理控制器；
采用透明的ITO薄膜覆盖硅衬底的表面的整个发光二极管阵列形成共同电极；
在硅衬底的背面制作球栅阵列封装；
用荧光粉或者量子点阵列将部分蓝光发光二极管二次转换为红光发光二极管和绿光发光二极管；
覆盖一层SiOx透明保护层以形成有源矩阵彩色发光二极管集成显示屏。
10.根据权利要求9所述制造方法，其特征在于，还包括步骤：将各所述显示屏规则排列且无缝拼接。
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