CN103779375A - 全彩led显示面板及其制造方法、显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED显示技术领域，公开了一种全彩LED显示面板及其制造方法、显示器。全彩LED显示面板包括多个亚像素单元，亚像素单元包括LED单元和透射特定颜色的滤光层，LED单元包括射出特定颜色光线的LED半导体芯片。其中，多个亚像素单元的LED半导体芯片为射出相同颜色光线的同色LED半导体芯片。每个亚像素单元中，滤光层和LED半导体芯片的位置对应，并位于LED半导体芯片射出光线的一侧。本发明的技术方案在实现全彩显示的同时，缩短了LED显示器的工艺周期，降低了生产成本和产品的不良率，减小显示面板的盒厚。
Description
技术领域
本发明涉及LED显示技术领域，特别是涉及一种全彩LED显示面板及其制造方法、显示器。
背景技术
LED显示器因其具有色度纯、动态范围广、亮度高、清晰度高、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击、可视角度大和工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，并已得到广泛应用。
LED显示器的显示单元由发光二极管（Light Emitting Diode，简称“LED”）阵列和驱动电路组成。其中，LED的主要结构为一种能够将电能转化为可见光的固态半导体芯片，并通过透明环氧树脂进行封装。LED半导体芯片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一部分是N型半导体，它里面主要是电子，这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当给这两种半导体之间施加一个电场时，N型半导体中的电子就会被推向P型半导体，与P型半导体的空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而LED发出光线的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。在实际应用中，LED半导体芯片的一端附在一个支架上，其一端是负极，另一端连接电源的正极。全彩LED显示器通过驱动电路向LED半导体芯片两端施加电压，控制多色LED（一般包括红光LED、绿光LED和蓝光LED）的明灭和亮度，从而实现彩色图像的显示。
但是，对于全彩LED显示器，由于不同颜色LED发光单元掺杂的成分不同，导致了工艺周期的增加，提高了生产成本和产品的不良率。并且不同颜色LED的驱动和尺寸不同，大大增加了LED显示面板的盒厚和生产成本，违背了市场对显示器件不断薄化和低成本化的需求，大大限制了LED显示器件的推广应用。
发明内容
本发明提供一种全彩LED显示面板及其制造方法，用以解决全彩LED显示面板的盒厚较大、生产成本较高和产品不良率高的问题。
本发明还提供一种显示器，其采用上述的全彩LED显示面板，能够减小显示器的厚度，降低生产成本，提供产品的良率。
为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种全彩LED显示面板，包括基板和分布在所述基板上的多个亚像素单元，其中，所述亚像素单元包括LED单元和透射特定颜色的滤光层，所述LED单元包括射出特定颜色光线的LED半导体芯片；
所述多个亚像素单元的LED半导体芯片为射出相同颜色光线的同色LED半导体芯片；
每个亚像素单元中，所述滤光层和LED半导体芯片的位置对应，并位于所述LED半导体芯片射出光线的一侧。
一方面，本发明提供一种显示器，其采用如上所述的全彩LED显示面板。
另一方面，本发明提供一种如上所述的全彩LED显示面板的制造方法，包括：
提供一基板；
在所述基板上同时形成多个亚像素单元的LED单元，其中，所述LED单元包括射出特定颜色光线的LED半导体芯片，所述多个亚像素单元的LED半导体芯片为射出相同颜色光线的同色LED半导体芯片；
在所述基板上形成所述多个亚像素单元的滤光层，每个亚像素单元中，所述滤光层透射特定颜色的光线，并与所述LED半导体芯片的位置对应，位于所述LED半导体芯片射出光线的一侧。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述技术方案中，全彩LED显示面板的LED半导体芯片为同色LED半导体芯片，在LED半导体芯片射出光线的一侧设置透射特定颜色的滤光层。由于同色LED半导体芯片的工艺相同，可以同时形成，缩短了工艺周期，降低了生产成本和产品的不良率。同时，同色LED半导体芯片的驱动和尺寸也相同，可以大大减小显示面板的盒厚，降低生产成本。而通过设置透射不同颜色的滤光层，可以实现多色的亚像素单元，实现全彩显示。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示本发明实施例中全彩LED显示面板的结构示意图；
图2-图8表示本发明实施例中全彩LED显示面板的制造过程示意图。
具体实施方式
现有技术中，全彩LED显示器是通过控制多色LED的明灭以及亮度来实现彩色显示的。由于不同颜色LED的工艺不同，需要通过独立的工艺分别制作，导致工艺周期较长，提高了生产成本和产品的不良率。并且不同颜色LED的驱动和尺寸不同，大大增加了LED显示面板的盒厚和生产成本。
为了解决上述技术问题，本发明设置全彩LED显示面板的LED半导体芯片为同色LED半导体芯片，在LED半导体芯片射出光线的一侧，设置与LED半导体芯片位置对应的、透射特定颜色的滤光层。由于同色LED半导体芯片的工艺相同，可以同时形成，缩短了工艺周期，降低了生产成本和产品的不良率。同时，同色LED半导体芯片的驱动和尺寸也相同，可以大大减小显示面板的盒厚，降低生产成本。而通过设置透射不同颜色的滤光层，可以实现多色的亚像素单元，实现全彩显示。
下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
图1表示本实施例中全彩LED显示面板的结构示意图。如图1所示，本实施例中提供一种全彩LED显示面板，其包括基板10和分布在基板10上的多个亚像素单元11。亚像素单元11包括LED单元12和透射特定颜色的滤光层（如红色滤光层80、绿色滤光层81和蓝色滤光层82，但并不局限于这三种颜色的滤光层），LED单元12包括射出特定颜色光线的LED半导体芯片13。
其中，多个亚像素单元11的LED半导体芯片13为射出相同颜色光线的同色LED半导体芯片。
每个亚像素单元11中，滤光层和LED半导体芯片13的位置对应，并位于LED半导体芯片13射出光线的一侧。
上述技术方案中，全彩LED显示面板的LED半导体芯片为同色LED半导体芯片，在LED半导体芯片射出光线的一侧设置透射特定颜色的滤光层。由于同色的LED半导体芯片工艺相同，可以同时形成，缩短了工艺周期，降低了生产成本和产品的不良率。同时，同色LED半导体芯片的驱动和尺寸也相同，可以大大减小显示面板的盒厚，降低生产成本。而通过设置透射不同颜色的滤光层，可以实现多色的亚像素单元，实现全彩显示。
其中，LED半导体芯片13为LED单元12的发光单元。所述滤光层可以为含基色材料的环氧树脂层，但并不局限于此。
在一个具体的实施方式中，多个亚像素单元11的LED单元12射出的光线均为白光，为了实现彩色显示，所述滤光层可以包括红色滤光层80、绿色滤光层81和蓝色滤光层82。具体可以通过蓝光LED半导体芯片13和黄色荧光粉的配合来实现白光LED单元12。本实施例中的黄色荧光粉掺杂在透明的环氧树脂中，能够给黄色荧光粉提供一个载体，有利于工艺上的实现。则每个LED单元12还包括含荧光粉的环氧树脂层7，且多个LED单元12的含荧光粉的环氧树脂层7可以同时形成，以进一步简化工艺。
当然，LED单元12射出的光线也可以为其他颜色，在LED半导体芯片13、荧光粉和所述滤光层的配合下能够实现彩色显示即可。
现有技术中，通过透明环氧树脂层对LED单元12进行封装，为了防止LED单元12之间发生混色，需要保证LED单元12之间具有较大的距离，增加了LED显示面板的体积。
本实施例中通过设置不透光的像素分隔墙1，分隔出多个不同颜色的亚像素区域，并将亚像素单元11设置在对应颜色的亚像素区域内。在LED半导体芯片13光线射出的方向上，像素分隔墙1的高度不低于所述滤光层的高度，限定LED半导体芯片13射出的光线仅能从LED单元12的顶部、通过所述滤光层射出。从而对应的像素分隔墙1和滤光层可以对LED单元12进行封装，由于像素分隔墙1不透光，LED半导体芯片13射出的光线仅能从LED单元12的顶部、通过所述滤光层射出，可以有效防止相邻LED单元12之间发生混光，继而可以减小LED单元12之间的距离，减小LED显示面板的体积。
下面以红色亚像素单元为例，来具体介绍LED显示面板的亚像素单元的结构。亚像素单元包括：
位于基板10上的蓝光LED半导体芯片13；
位于蓝光LED半导体芯片13上的含黄色荧光粉的环氧树脂层7；
位于含黄色荧光粉的环氧树脂层7上的红色滤光层80。
其中，蓝光LED半导体芯片13、含黄色荧光粉的环氧树脂层7和红色滤光层80位于像素分隔墙1分隔出的红色亚像素区域内，且像素分隔墙1的顶面高度不低于红色滤光层80的顶面高度。
具体的，LED半导体芯片13包括：
第一电极2，形成在基板10上；
衬底3，如：蓝宝石衬底、碳化硅衬底或硅衬底，形成在第一电极2上方；
N型半导体4，形成在衬底3上方；
P型半导体6，形成在N型半导体4上方；
第二电极5，形成在P型半导体4上方。
其中，LED半导体芯片13射出光线的颜色由N型半导体4和P型半导体6的材料决定。
实施例二
本实施例中提供一种显示器，其采用实施例一中的全彩LED显示面板，能够减小显示器的厚度，降低生产成本，提供产品的良率。
实施例三
图2-图8表示本发明实施例中全彩LED显示面板的制造过程示意图。结合图1和图2-图8所示，本实施例中提供一种实施例一中全彩LED显示面板的制造方法，包括：
提供一基板10；
在基板10上同时形成多个亚像素单元11的LED单元12，其中，LED单元12包括射出特定颜色光线的LED半导体芯片13，多个亚像素单元11的LED半导体芯片13为射出相同颜色光线的同色LED半导体芯片；
在基板10上形成多个亚像素单元11的滤光层，每个亚像素单元11中，所述滤光层透射特定颜色的光线，并与LED半导体芯片13的位置对应，位于LED半导体芯片13射出光线的一侧。
由于亚像素单元的LED半导体芯片为射出相同颜色光线的同色LED半导体芯片，通过上述步骤，可以同时形成所有LED半导体芯片，缩短了工艺周期，降低了生产成本和产品的不良率。同时，同色LED半导体芯片的驱动和尺寸也相同，可以大大减小显示面板的盒厚，降低生产成本。而通过设置透射不同颜色的滤光层，可以实现多色的亚像素单元，实现全彩显示。
其中，LED半导体芯片13为LED单元12的发光单元。所述滤光层可以为含基色材料的环氧树脂层，但并不局限于此。
在一个具体的实施方式中，多个亚像素单元11的LED单元12射出的光线均为白光，为了实现彩色显示，所述滤光层可以包括红色滤光层80、绿色滤光层81和蓝色滤光层82。具体可以通过蓝光LED半导体芯片13和黄色荧光粉的配合来实现白光LED单元12。本实施例中的黄色荧光粉掺杂在透明的环氧树脂中，能够给黄色荧光粉提供一个载体，有利于工艺上的实现。则每个LED单元12还包括含荧光粉的环氧树脂层7，且多个LED单元12的含荧光粉的环氧树脂层7可以同时形成，以进一步简化工艺。具体通过以下步骤形成含荧光粉的环氧树脂层7：
通过旋涂工艺在基板10上形成含荧光粉的环氧树脂膜层；
利用掩膜板对含荧光粉的环氧树脂膜层进行曝光，显影，形成含荧光粉的环氧树脂层的图案7，其中，含荧光粉的环氧树脂层7位于位置对应的LED半导体芯片13和滤光层之间。
本实施例中通过以下方式对LED单元12进行封装：
在基板10上形成不透光的像素分隔墙1，分隔出多个不同颜色的亚像素区域，亚像素单元11位于对应颜色的亚像素区域内。
其中，在LED半导体芯片13光线射出的方向上，像素分隔墙1的高度不低于所述滤光层的高度，限定LED半导体芯片13射出的光线仅能从LED单元12的顶部、通过所述滤光层射出。
上述封装形式中，通过对应的像素分隔墙1和所述滤光层对LED单元12进行封装，由于像素分隔墙1不透光，LED半导体芯片13射出的光线仅能从LED单元12的顶部、通过所述滤光层射出，可以有效防止相邻LED单元12之间发生混光，继而可以减小LED单元12之间的距离，减小LED显示面板的体积。
由于多个亚像素单元11的LED半导体芯片13为同色LED半导体芯片，具体可以通过以下步骤在基板10上同时形成多个亚像素单元11的LED半导体芯片13：
在基板10上形成多个第一电极2；
在每个第一电极2上方形成衬底3；
在每个衬底3上方形成N型半导体4；
在每个N型半导体3上方形成P型半导体6；
在每个P型半导体6上方形成第二电极5。
其中，衬底3的材料可以选择蓝宝石、碳化硅或硅。
本实施例中，全彩LED显示面板的制造过程包括：
步骤S1、如图2所示，可以采用磁控溅射工艺、热蒸发或者其他成膜方式在基板10上沉积一层金属电极材料，可以是铝或者其他金属，通过一次掩膜板工艺，并进行刻蚀，形成多个第一电极2。
步骤S2、如图3所示，可以采用旋涂工艺在完成步骤S1的基板10上沉积不透光膜层，通过一次掩膜板工艺，并进行刻蚀，形成不透光的像素分隔墙1，分隔出多个不同颜色的亚像素区域，所述亚像素区域包括红色亚像素区域、蓝色亚像素区域和绿色亚像素区域。其中，第一电极2位于亚像素区域内。
步骤S3、如图4所示，可以采用磁控溅射工艺在完成步骤S2的基板10上依次沉积缓冲层、N型半导体层、P型半导体层，通过一次掩膜板工艺，并进行等离子体刻蚀，在每个第一电极2上依次形成LED半导体芯片13的衬底3、N型半导体4和P型半导体6。其中，LED半导体芯片13的衬底3、N型半导体4和P型半导体6位于亚像素区域内。
步骤S4、如图5所示，可以采用磁控溅射在完成步骤S3的基板10上沉积一层金属电极材料，可以是铝或者其他金属，通过一次掩膜板工艺，并进行刻蚀，形成第二电极5与第二电极5的配线。其中，第二电极5位于亚像素区域内。
通过步骤S1-S4完成了蓝光LED半导体芯片13和像素分隔墙1的制造。
步骤S5、如图6所示，在完成步骤S4的基板10上旋涂含黄色荧光粉的环氧树脂膜层，通过一次掩膜板工艺，并进行刻蚀，形成含黄色荧光粉的环氧树脂层7。至此形成白光LED单元12的结构。
步骤S6、如图7所示，在完成步骤S5的基板10上涂敷含红色材料的环氧树脂膜层，通过一次掩膜板工艺，并进行刻蚀，形成红色滤光层80。其中，红色滤光层80位于红色亚像素区域内，形成红色亚像素单元。
步骤S7、如图8所示，在完成步骤S6的基板10上涂敷含蓝色材料的环氧树脂膜层，通过一次掩膜板工艺，并进行刻蚀，形成蓝色滤光层81。其中，蓝色滤光层81位于蓝色亚像素区域内，形成蓝色亚像素单元。
步骤S8、如图1所示，在完成步骤S7的基板10上涂敷含绿色材料的环氧树脂膜层，通过一次掩膜板工艺，并进行刻蚀，形成绿色滤光层82。其中，绿色滤光层82位于绿色亚像素区域内，形成绿色亚像素单元。
通过上述步骤S1-S8即完成全彩LED显示面板的制造。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种全彩LED显示面板，包括基板和分布在所述基板上的多个亚像素单元，其特征在于，所述亚像素单元包括LED单元和透射特定颜色的滤光层，所述LED单元包括射出特定颜色光线的LED半导体芯片；
所述多个亚像素单元的LED半导体芯片为射出相同颜色光线的同色LED半导体芯片；
每个亚像素单元中，所述滤光层和LED半导体芯片的位置对应，并位于所述LED半导体芯片射出光线的一侧。
2.根据权利要求1所述的全彩LED显示面板，其特征在于，还包括：
不透光的像素分隔墙，分隔出多个不同颜色的亚像素区域，所述亚像素单元位于对应颜色的亚像素区域内；
在LED半导体芯片光线射出的方向上，所述像素分隔墙的高度不低于所述滤光层的高度，限定LED半导体芯片射出的光线仅能从LED单元的顶部、通过所述滤光层射出。
3.根据权利要求1所述的全彩LED显示面板，其特征在于，所述LED单元还包括：
含荧光粉的环氧树脂层，位于位置对应的LED半导体芯片和滤光层之间；
所述LED半导体芯片为蓝光LED半导体芯片，所述荧光粉为黄色荧光粉。
4.根据权利要求1所述的全彩LED显示面板，其特征在于，所述滤光层为含基色材料的环氧树脂层。
5.根据权利要求1-4任一项所述的全彩LED显示面板，其特征在于，所述LED半导体芯片包括：
第一电极，形成在所述基板上；
衬底，形成在所述第一电极上方；
N型半导体，形成在所述衬底上方；
P型半导体，形成在所述N型半导体上方；
第二电极，形成在所述P型半导体上方。
6.一种显示器，其采用权利要求1-5任一项所述的全彩LED显示面板。
7.一种权利要求1-5任一项所述的全彩LED显示面板的制造方法，其特征在于，包括：
提供一基板；
在所述基板上同时形成多个亚像素单元的LED单元，其中，所述LED单元包括射出特定颜色光线的LED半导体芯片，所述多个亚像素单元的LED半导体芯片为射出相同颜色光线的同色LED半导体芯片；
在所述基板上形成所述多个亚像素单元的滤光层，每个亚像素单元中，所述滤光层透射特定颜色的光线，并与所述LED半导体芯片的位置对应，位于所述LED半导体芯片射出光线的一侧。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
在所述基板上形成不透光的像素分隔墙，分隔出多个不同颜色的亚像素区域，所述亚像素单元位于对应颜色的亚像素区域内；
在LED半导体芯片光线射出的方向上，所述像素分隔墙的高度不低于所述滤光层的高度，限定LED半导体芯片射出的光线仅能从LED单元的顶部、通过所述滤光层射出。
9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述在所述基板上同时形成多个亚像素单元的LED单元的步骤包括：
在所述基板上形成含荧光粉的环氧树脂层，所述含荧光粉的环氧树脂层位于位置对应的LED半导体芯片和滤光层之间。
10.根据权利要求7-9任一项所述的制造方法，其特征在于，所述在所述基板上同时形成多个亚像素单元的LED半导体芯片的步骤具体包括：
在所述基板上形成多个第一电极；
在每个所述第一电极上方形成衬底；
在每个所述衬底上方形成N型半导体；
在每个所述N型半导体上方形成P型半导体；
在每个所述P型半导体上方形成第二电极。
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