(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201910341788.5
(22)申请日 2019.04.26
(71)申请人 中国科学院长春光学精密机械与物
理研究所
地址 130033 吉林省长春市东南湖大路
3888号
(72)发明人 王惟彪　王家先　梁静秋　陶金　
李阳　赵永周　吕金光　秦余欣　
王浩冰　
(74)专利代理机构 长春众邦菁华知识产权代理
有限公司 22214
代理人 朱红玲
(51)Int.Cl.
H01L  27/15(2006.01)提前还贷手续
H01L  33/50(2010.01)
(54)发明名称
基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示
器件的制作方法
(57)摘要
基于量子点光转换层的全彩Micro -LED显示
器件的制作方法，涉及显示器制备技术领域，解
梁博内幕决现有量子点材料直接涂到Micro -LED表面，涂
覆工艺完成后，相邻像素单元上方的量子点材料
在低温热退火过程中会横向扩散，不同量子点材
料的混合会造成严重的光串扰问题。光源阵列和
量子点膜层紧密粘附在一起，存在难以分离的问
题，通过将不同颜的量子点材料分区涂覆到玻
璃或聚合物基板不同位置处制备光转换层基板。
将单Micro -LED显示阵列与光转换基板粘合，
实现Micro -LED的全彩显示。凹槽底部制备DBR反
射镜抑制单Micro -LED阵列光源出射，提高光
源利用率。该法制备的全彩Micro -LED显示器件
具备相邻像素光串扰少，激发光源利用率高，显
示质量高的优点。权利要求书2页  说明书5页  附图5页CN 109979960 A 2019.07.05
C N  109979960
A
1.基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：
步骤一、选择单Micro-LED阵列(3)；提供基板，并在所述基板上制备凹槽阵列(5)；所述凹槽阵列(5)中凹槽总数与单Micro-LED阵列中Micro-LED芯片总数相同；
步骤二、在所述凹槽阵列(5)的每个凹槽侧壁蒸镀金属层(6)，在每个凹槽底部镀膜制备DBR反射层(7)；
步骤三、将红光量子点材料(8)按照每隔两列填充一列的方式填充到所述凹槽阵列(5)中的DBR反射层(7)上；
将绿光量子点材料(9)按照每隔两列填充一列的方式填充到所述凹槽阵列(5)中的DBR 反射层(7)上；
步骤四、将量子点材料保护层(10)填充到所述凹槽阵列(5)中的每个凹槽内，获得量子点光转换层基板(16)；
步骤五、将步骤四获得的量子点光转换层基板(16)倒扣于单Micro-LED阵列(3)上方，制作完成全彩Micro-LED显示器件。
2.根据权利要求1基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征在于：步骤一中，所述单Micro-LED阵列(3)的光源为蓝光。
3.根据权利要求1基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征在于：所述凹槽阵列(5)中每个凹槽的尺寸大于单Micro-LED阵列(3)中单颗Micro-LED芯片的横向尺寸，每个凹槽的深度大于单颗Micro-LED芯片的高度。
4.根据权利要求1基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征在于：所述基板(4)为玻璃基板或聚合物基板，凹槽阵列(5)为采用刻蚀、纳米压印或借助Si 模板倒模的方法制备。
5.根据权利要求1基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征在于：步骤二中，所述金属层(6)为金属材料Al或金属Ag材料；
采用碳颗粒掺杂的黑树脂制作的隔光黑矩阵材料替换金属层(6)。
6.根据权利要求1基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征在于：所述红光量子点材料(8)和绿光量子点材料(9)为量子点溶液、量子点粉末或量子点-聚合物粉末。
梅艳芳演过的电影7.根据权利要求1基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征在于：
红光量子点材料(8)为CdSe、InP、ZnCuInS或钙钛矿量子点材料，采用的量子点材料为水相量子点或油相量子点；
罗云熙吴倩绿光量子点材料(9)为CdSe、碳点、InP、ZnCuInS或钙钛矿量子点材料，采用的量子点材料为水相量子点或油相量子点。
8.根据权利要求1基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征在于：所述量子点材料保护层(10)采用聚合物材料旋涂或低温沉积SiO2进行封装。
9.根据权利要求1基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征在于：所述红光量子点材料(8)和绿光量子点材料(9)的填充通过转印、喷墨打印、雾化喷涂或旋涂的方式实现。
10.根据权利要求1基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，其特征在于：步骤五
中，量子点光转换层基板(16)和单Micro-LED阵列(3)的集成采用显微镜对准，通过倒装焊设备压合。
基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及显示器制备技术领域，具体涉及一种基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件及其制作方法。
背景技术
[0002]Micro-LED是近年来随着微纳加工技术不断发展，传统LED进一步小型化的最新成果，传统LED的发光单元尺寸通常大于100μm，而单颗Micro-LED的尺寸小于100μm。Micro-LED显示器件就是在单片上集成高密度的像素发光单元所组成的二维阵列显示器件。Micro-LED显示器件对比LCD和OLED显示器件，其在功耗、使用寿命、响应度、可视角度上都具有优势，同时也具有优于LCD，接近OLED的显示质量。
[0003]当前，单Micro-LED显示器件的制作工艺研究有很多，制作工艺也较为成熟。全彩Micro-LED显示器件的制备当前主要有三种方式：三基LED芯片拼装、荧光粉光转换层、三投影。投影显示
技术原理本身不适于平板显示，三基拼装在巨量转移方面也面临巨大的难题。而借助量子点转换层方案，是实现全彩显示的一种更便捷、可行的方法。[0004]量子点材料作为一种新型无机半导体纳米晶，具有发射光谱可调、宽激发光谱、窄半峰宽、光稳定性好、荧光产率高等优点。基于量子点材料优越的光致发光特性，将其作为光转换层材料，替代传统荧光粉，具有诸多优势。
[0005]目前，基于Micro-LED和量子点材料制备显示器件的方法主要是直接采用喷墨打印和雾化喷涂的方式在Micro-LED芯片表面涂覆量子点材料，而相邻像素单元上方的量子点材料在低温热退火过程中会横向扩散，不同量子点材料的混合会造成严重的光串扰问题。涂覆工艺完成后，光源阵列就和量子点膜层紧密粘附在一起，难以分离。同时，量子点材料特性受温度和水汽影响很大，暴露在自然环境中时，量子点材料特性快速衰减。通用的量子点光转换材料平面打印后在实现后续封装处理时面临诸多工艺难题。
发明内容
[0006]本发明为解决现有量子点材料直接涂到Micro-LED表面，涂覆工艺完成后，相邻像素单元上方的量子点材料在低温热退火过程中会横向扩散，不同量子点材料的混合造成严重的光串扰问题，光源阵列和量子点膜层紧密粘附难以分离的问题，提供一种基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法。
[0007]基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，该方法由以下步骤实现：
[0008]步骤一、选择单Micro-LED阵列；提供基板，并在所述基板上制备凹槽阵列；所述凹槽阵列中凹槽总数与单Micro-LED阵列中Micro-LED芯片总数相同；
[0009]步骤二、在所述凹槽阵列的每个凹槽侧壁蒸镀金属层，在每个凹槽底部镀膜制备DBR反射层；
[0010]步骤三、将红光量子点材料按照每隔两列填充一列的方式填充到所述凹槽阵列中
的DBR反射层上；
[0011]将绿光量子点材料按照每隔两列填充一列的方式填充到所述凹槽阵列中的DBR反射层上；
[0012]步骤四、将量子点材料保护层填充到所述凹槽阵列中的每个凹槽内，获得量子点光转换层基板；
[0013]步骤五、将步骤四获得的量子点光转换层基板倒扣于单Micro-LED阵列上方，制作完成全彩Micro-LED显示器件。
[0014]本发明的有益效果：
[0015]本发明所述的全彩Micro-LED显示器件的制备方法，采用雾化喷涂或模板转印的方式将量子点材料涂覆于基板上均匀排布的凹槽内，主要具有以下优势：采用雾化喷涂和模板转印的方式都能够保证量子点的均匀性。同时，本发明对各凹槽内填充量子点材料的方式没有特殊要求，能实现凹槽内量子点材料的精准涂覆即可。
[0016]本发明设计制备的基板上均匀排布凹槽，凹槽内部填充不同颜量子点材料，凹槽侧壁制备金属反射层，凹槽底部蒸镀分布布拉格反射层，既避免了不同量子点之间组分的交联，也抑制了相邻像素发光单元之间的光串扰，有效地提高彩化显示质量。[0017]本发明所述的全彩Micro-LED显示器件的制备方法，通过将量子点材料制备于基板上，量子点材料未和阵列光源直接接触，将基板和单Micro-LED阵列的背板对准压合即可制备得到全彩Micro-LED阵列光源。基板表面经过镀膜工艺处理，对不同光有不同的透过率和反射率，提高了激发光源的利用率，也进一步滤除了部分对人眼有害光谱成分。同时，单Micro-LED显示阵列背板与光转换基板粘合，光转换层基板也易于和光源基板分离，考虑到无机半导体阵列光源使用寿命远大于量子点光转换层材料，光源基本可以重复使用，因此，本发明可以降低全彩Micro-LED显示器件的成本。
附图说明
[0018]图1为本发明所述的基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法的流程图；
上古决尘
[0019]图2为本发明所述的基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法中单Micro-LED制备简图，其中，图2a为外延片与背板键合的示意图，图2b为单Micro-LED阵列剖面图，图2c为单Micro-LED阵列俯视图。
[0020]图3中图3a至图3g本发明所述的基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法中制作基板的简图，其中，图3a为基板的结构示意图，图3b为在基板上制作凹槽阵列的示意图；图3c为金属层的示意图，图3d为DBR反射层的示意图，图3e为填充红光量子点材料的示意图，图3f为填充绿光量子点材料的示意图，图3g为填充量子点材料保护层的示意图；
[0021]图4为采用本发明所述的基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法，制作的全彩Micro-LED显示器件的剖面图；
[0022]图5为量子点雾化喷涂设备工作原理示意图。
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[0023]图中：1、Si基CMOS有源驱动背板；2、GaN基LED外延片；3、单Micro-LED阵列；4、基板；5、凹槽阵列；6、金属层；7、DBR反射层；8、红光量子点材料；9、绿光量子点材料；10、量子