CN110676282B - 一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件及其制造方法。包括设置于透明下基板表面的反射层、下驱动电极，设置于透明上基板表面的扩散层、上驱动电极，设置于上、下驱动电极之间的蓝光μLED晶粒和波长下转换发光层，以及控制模块和彩色滤光膜；上、下驱动电极和所述蓝光μLED晶粒无电学接触，控制模块与上、下驱动电极电学连接，所述控制模块提供交变驱动信号控制μLED晶粒激发出第一光源，经波长下转换发光层转化为第二光源，第一、第二光源经反射层和扩散层后，经彩色滤光膜实现全彩化μLED微显示。本发明可有效地避免全彩μLED器件中三基色μLED芯片复杂制作工艺，及发光芯片与驱动芯片复杂Bonding和巨量转移工艺，缩短μLED显示制作周期，降低制作成本。

Description

一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及集成半导体显示领域，特别涉及一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件及其制造方法。
背景技术
在平板显示技术领域中，微米级LED显示（简称μLED显示）是指将传统LED微缩化后形成微米级间距LED阵列以达到超高密度像素分辨率。μLED显示具备自发光特性，相比OLED和LCD显示，μLED显示具备低功耗、高亮度、超高清晰度、高色彩饱和度、更快的响应速度、更长的使用寿命和更高的工作效率等；此外，μLED显示是唯一能够具备驱动、发光、及信号传输为一体的高发光效率低功耗器件，并实现超大规模集成发光单元的显示器件，由于高密度、小尺寸、超多像素的特点，μLED显示将成为以高真实度，互动和个性化显示为主要特点的第三代显示技术的引领者。由于综合了LCD和LED两大技术特点，产品性能远高于目前的TFT-LCD和OLED，可广泛地应用于柔性显示、车载显示、透明显示、大面积显示、穿戴显示、AR/VR等领域。但是由于尺寸数量等问题，微米级 LED集成在键合、转移、驱动、色彩化等方面还存在着一系列技术难点。
目前，全彩化μLED显示一般通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）在GaN或GaAs基底上进行外延生长，在经多道工艺制备红绿蓝三基色μLED芯片，利用芯片转移和键合工艺经三基色μLED芯片与驱动芯片绑定在电路基板上形成全彩化三基色显示像素，这种技术需要通过精确对准和键合实现μLED芯片中的驱动电极和驱动模块的精准电学接触，需要拥有巨量的μLED晶粒拾取，放置和组装；在彩色化技术方面，还可以通过色彩转换法、光学棱镜合成法以及通过控制LED结构和尺寸发射不同波长光等方法实现。其中蓝光LED+红绿量子点的色彩转换是目前实现全彩色μLED显示的主流技术路线，现有技术工艺中，利用量子点技术实现Micro-LED全彩化显示是常见的一种工艺优化手段，而且目前工艺技术和制备方案也比较多。中国专利CN106356386A、CN108257949A、CN109256455A在蓝色μLED芯片填充红色量子点和绿色量子点单元实现了全彩化显示，但是蓝色μLED芯片需要制作阴极和阳极，量子点也需要图形化，同时μLED芯片经巨量转移后，与驱动电极芯片Bonding，电极接触后才能驱动蓝色μLED芯片发光，从而实现全彩化显示，导致μLED器件制作周期加长，制作成本成本高。
综上，本发明提出一种无电学接触的全彩化μLED微显示，该器件中的上、下驱动电极与μLED晶粒中p型半导体层和n型半导体层没有电学接触，控制模块分别与上驱动电极、下驱动电极电学连接，为上驱动电极、下驱动电极提供交变驱动信号，并在上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，在交变驱动电场控制μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，第一光源激发波长下转换发光层第二光源，第一光源和第二光源经所述反射层和所述扩散层后转换成均匀的第三光源，第三光源经彩色滤光膜变成红光、绿光、蓝光而实现全彩化μLED微显示。该发明能避免μLED发光器件中的三基色芯片复杂制作工艺、以及发光芯片与驱动芯片复杂键合（bonding）以及μLED芯片巨量转移工艺，有效地降低μLED器件的制作周期和制作成本，有望大大提高全彩化μLED显示的市场竞争力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无电学接触无巨量转移的全彩化μLED显示器件，该器件的上驱动电极、下驱动电极和蓝光μLED晶粒之间无直接的电学接触，形成一个独立的空间；控制模块分别与上驱动电极、所述下驱动电极电学连接，为上、下驱动电极提供交变驱动信号，并在上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，在驱动电场控制下μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源述第一光源经波长下转换发光层而转化为第二光源，第一光源和第二光源经反射层和所述扩散层后混合成均匀的第三光源；第三光源经彩色滤光膜实现全彩化μLED微显示。本发明提供的一种无电学接触无巨量转移的全彩化μLED显示器件，能有效地避免红/绿/蓝三基色μLED芯片的复杂制作工艺，同时也能避免μLED发光芯片和驱动芯片的复杂键合（bonding）工艺和巨量转移工艺，有效地缩短了μLED的制作周期，降低了μLED显示的制作成本，有望大大提高全彩化μLED显示的市场竞争力。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，包括：透明下基板、透明上基板、蓝光μLED晶粒、波长下转换发光层、控制模块、连接所述透明上基板和透明下基板的封框体、设置于透明上基板的排气口、设置于透明上基板的彩色滤光膜、设置于透明下基板表面的反射层、设置于透明上基板表面的扩散层、设置于透明下基板上方的下驱动电极、设置于透明上基板下方的上驱动电极，
所述上驱动电极与下驱动电极分别设置于所述蓝光μLED晶粒两侧，所述上驱动电极、下驱动电极与所述蓝光μLED晶粒之间设置所述波长下转换发光层；所述上驱动电极、下驱动电极与所述蓝光μLED晶粒之间无直接的电学接触，形成一个独立的空间；所述控制模块分别与所述上驱动电极、所述下驱动电极电学连接，所述控制模块为所述上、下驱动电极提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，所述第一光源经所述波长下转换发光层而转化为第二光源，所述第一光源经所述反射层后与所述第二光源由所述扩散层后混合成均匀的第三光源；所述第三光源经彩色滤光膜实现全彩化μLED微显示。
在本发明一实施例中，所述彩色滤光膜设置于所述透明上基板上表面，并与所述上驱动电极对应；所述彩色滤光膜沿上驱动电极的方向依次构成用于红光显示的R单元，用于绿光显示的G单元以及用于蓝光显示的B单元；所述R 单元，G单元和B单元等间距排列，相邻直接填充黑色障壁。
在本发明一实施例中，所述蓝光μLED晶粒由若干个蓝光μLED芯片沿垂直方向串联而成，或由若干个蓝光μLED芯片沿水平方向并联而成，或由若干个蓝光μLED芯片任意堆积而成。
在本发明一实施例中，所述蓝光μLED芯片包括p型半导体材料、发光结构及n型半导体材料，所述p型半导体材料、发光结构及n型半导体材料沿垂直方向堆垛形成半导体结。
在本发明一实施例中，所述半导体结包括单一半导体结、半导体对结、多半导体结中的一种或多种的组合；所述 P型半导体材料厚度为1nm-2.0μm，所述发光结构厚度为1nm-1.0μm，所述N型半导体材料厚度为1nm-2.5μm。
在本发明一实施例中，所述上驱动电极是由若干个相互平行的线电极构成，且沿所述μLED晶粒的水平方向设置于所述上透明基板表面；所述下驱动电极是由若干个相互平行线电极构成，且沿所述μLED晶粒的垂直方向设置于所述下透明基板表面，且所述上电极和所述下电极相互垂直，两者之间具有的间隔，可形成一个独立空间。
在本发明一实施例中，所述波长下转换发光层可设置于所述上驱动电极和所述下驱动电极表面，或可设置于所述μLED晶粒的外表面，或可与所述μLED晶粒混合包覆一起，并设置于所述上驱动电极和所述下驱动电极形成的独立空间内；所述波长下转换发光层是黄色量子点材料，或可为黄色荧光粉材料，或可为黄色量子点与黄色荧光粉混合材料；所述波长下转换发光层在所述蓝光μLED晶粒发出第一光源光线照射之下激发波长更长的第二光源，所述第二光源为黄光。
在本发明一实施例中，所述控制模块可提供一种幅值和极性随时间变化的交变电压；所述交变电压的波形为正弦波、三角波、方波、脉冲中的一种或多种的复合波形；所述交变电压的频率为1Hz-1000MHz。
本发明还提供了一种基于上述所述的电学接触的全彩化μLED微显示器件的制造方法，按照以下步骤实现：
步骤S1、提供一带排气口的透明上基板，在所述透明上基板的一个表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法依次沉积扩散层和上驱动电极；所述扩散层将所述第一光源和所述第二光源混合后变成均匀发光的第三光源；所述上驱动电极是透明电极，透明电极的材料包括石墨烯、氧化铟锡、碳纳米管、银纳米线、铜纳米线及其组合；
步骤S2、利用光刻或丝网印刷的方法在所述透明上基板表面制备彩色滤光膜，所述彩色滤光膜R单元、G单元和B单元与所述上驱动电极一一对应；所述R 单元，G单元和B单元等间距排列，相邻直接填充黑色障壁；
步骤S3、提供一透明下基板，在所述透明下基板表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法沉积反射层和下驱动电极；所述反射层将所述第一光源、所述第二光源及第一光源和所述第二光源混合后的所述第三光源反射回，提高器件效率；所述下驱动电极的材料包括金、银、铝、铜及其合金或叠层结构；
步骤S4、利用丝网印刷或喷墨打印或刮涂的方法在所述透明下基板四周涂覆所述封框体；
步骤S5、提供一波长下转换发光层：利用丝网印刷或喷墨打印或喷涂或旋涂的方法在所述上驱动电极和所述下驱动电极表面涂覆一层波长下转换发光层；
步骤S6、提供一蓝色μLED晶粒：利用喷墨打印或刮涂或喷洒的方法在所述波长下转换发光层表面涂覆一层蓝光μLED芯片；
步骤S7、上下透明基板对准封装，经排气口除气封离；
步骤S8、提供一控制模块；所述控制模块分别与所述上驱动电极所述下驱动电极电学连接，所述控制模块为所述上驱动电极、下驱动电极提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，所述第一光源经所述波长下转换发光层而转化为第二光源，经所述反射层和所述扩散层后混合成均匀的第三光源，经过彩色滤光膜变成红光、绿光、蓝光而实现全彩化μLED微显示。
本发明还提供了一种基于上述所述的电学接触的全彩化μLED微显示器件的制造方法，按照以下步骤实现：
步骤S1、提供一带排气口的透明上基板，在所述透明上基板的一个表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法依次沉积扩散层和上驱动电极；所述扩散层将所述第一光源和所述第二光源混合后变成均匀发光的第三光源；所述上驱动电极是透明电极，透明电极的材料包括石墨烯、氧化铟锡、碳纳米管、银纳米线、铜纳米线及其组合；
步骤S2、利用光刻或丝网印刷的方法在所述透明上基板表面制备彩色滤光膜，所述彩色滤光膜R单元、G单元和B单元与所述上驱动电极一一对应；所述R 单元，G单元和B单元等间距排列，相邻直接填充黑色障壁；
步骤S3、利用丝网印刷或喷墨打印或刮涂的方法在所述透明下基板四周涂覆所述封框体；
步骤S4、提供一透明下基板，在所述透明下基板表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法沉积反射层和下驱动电极；所述反射层将所述第一光源、所述第二光源及第一光源和所述第二光源混合后的所述第三光源反射回，提高器件效率；所述下驱动电极的材料包括金、银、铝、铜及其合金或叠层结构；
步骤S5、提供一蓝色μLED晶粒；
步骤S6、提供一波长下转换发光层：将所述波长下转换发光层和所述蓝光μLED芯片均匀混合，所述μLED晶粒与所述波长下转换发光层混合包覆一起，利用丝网印刷或喷墨打印或喷涂或旋涂的方法设置于所述下驱动电极表面；
步骤S7、上下透明基板对准封装，经排气口除气封离；
步骤S8、提供一控制模块；所述控制模块分别与所述上驱动电极、所述下驱动电极电学连接，所述控制模块为所述上驱动电极、下驱动电极提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，所述第一光源经所述波长下转换发光层而转化为第二光源，经所述反射层和所述扩散层后，经过彩色滤光膜变成红光、绿光、蓝光而实现全彩化μLED微显示。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
（一）本发明提出的全彩化μLED微显示器件中的上、下驱动电极与μLED晶粒中p型半导体层和n型半导体层没有电学接触，能有效地避免μLED芯片复杂的制作工艺，以及μLED发光芯片和驱动芯片的复杂键合（bonding）和转移工艺，缩短了μLED的制作周期，降低了μLED显示的制作成本；
（二）本发明提供的控制模块分别与上驱动电极、下驱动电极电学连接，为上驱动电极、下驱动电极提供交变驱动信号，并在上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，在该驱动方式下，可通过调制驱动电压和工作频率能有效地调控无电学接触μLED器件的发光亮度；
（三）本发明提出的交变驱动电场控制μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，第一光源激发波长下转换发光层第二光源，第一光源和第二光源经所述反射层和所述扩散层后转换成均匀的第三光源，第三光源经彩色滤光膜变成红光、绿光、蓝光而实现全彩化μLED微显示，有效地提高无电学接触的全彩化μLED微显示的制造工艺和制作成本，对全彩化μLED显示开发和应用上具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明图1为本发明第一实施例的一种无电学接触的全彩化μLED微显示的结构示意图。
图2为本发明第一实施例的任意放置μLED芯片的结构示意图。
图3为本发明第一实施例的一种无电学接触的全彩化μLED微显示的制造流程图。
图4为本发明第一实施例的一种无电学接触的全彩化μLED微显示的工作原理图。
图5为本发明第二实施例的一种无电学接触的全彩化μLED微显示的结构示意图。
图6为本发明第二实施例的任意放置μLED芯片的结构示意图。
图7为本发明第二实施例的一种无电学接触的全彩化μLED微显示的制造流程图。
图8为本发明第二实施例的一种无电学接触的全彩化μLED微显示的工作原理图。
图中：100为透明下基板，200为透明上基板，110为反射层，210为扩散层，120为下驱动电极，220为上驱动电极，300为波长下转换发光层，400为μLED芯片，401为n型半导体材料，402为p型半导体材料，403为发光结构，500为封框体，600为排气口，700为彩色滤光膜，701为R单元，702为G单元，703为B单元，704为黑色障壁层，800为控制模块，111为第一光源，112为第二光源，113为第三光源，11为红光，12为绿光，13为蓝光。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。在图中，为了清楚，放大了层与区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。在此，参考图是本发明的理想化实施例示意图，本发明的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。在本实施例中均以矩形或圆表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。本实施例中障壁起伏图案的大小与起伏周期有一定范围，在实际生产中可以根据实际需要设计起伏图案大小及其起伏周期，实施例中起伏周期的数值只是示意值，但这不应该被认为限制本发明的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供了一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，包括：透明下基板，透明上基板，蓝光μLED晶粒，波长下转换发光层，控制模块，连接所述透明上基板和透明下基板的封框体，设置于透明上基板的排气口，以及彩色滤光膜；设置于下基板表面的反射层、下驱动电极，设置于透明上基板表面的扩散层、上驱动电极；
所述上驱动电极与所述下驱动电极设置于所述蓝光μLED晶粒两侧，所述上驱动电极与所述蓝光μLED晶粒之间设置有所述波长下转换发光层，所述下驱动电极与所述蓝光μLED晶粒之间设置有所述波长下转换发光层；所述上驱动电极、下驱动电极和所述蓝光μLED晶粒之间无直接的电学接触，形成一个独立的空间；所述控制模块分别与所述上驱动电极、所述下驱动电极电学连接，所述控制模块为所述上、下驱动电极提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，所述第一光源经所述波长下转换发光层而转化为第二光源，所述第一光源和所述第二光源经所述反射层和所述扩散层后混合成均匀的第三光源；所述第三光源经彩色滤光膜实现全彩化μLED微显示。
如图1所示，本发明第一实施例中提供一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，包括：透明下基板100，透明上基板200，蓝光μLED晶粒，波长下转换发光层300，控制模块800，连接所述上透明基板和下透明基板的封框体500和排气封离口600，以及彩色滤光膜700；设置于下基板表面的反射层110、下驱动电极120，设置于透明上基板表面的扩散层210、上驱动电极220；其特征还在于，
所述上驱动电极220与所述下驱动电极120设置于所述蓝光μLED晶粒400两侧，所述上驱动电极220与所述蓝光μLED晶粒400之间设置有所述波长下转换发光层300，所述下驱动电极120与所述蓝光μLED晶粒400之间设置有所述波长下转换发光层300；所述上驱动电极220、下驱动电极120和所述蓝光μLED晶粒400之间无直接的电学接触，形成一个独立的空间；所述控制模块800分别与所述上驱动电极220、所述下驱动电极120电学连接，所述控制模块600为所述上驱动电极220、下驱动电极120提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极220与所述下驱动电极120之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒400的电子和空穴复合并发出第一光源111，所述第一光源111经所述波长下转换发光层激发为第二光源112，所述第一光源111与所述第二光源112混合成第三光源113，所述第三光源113经所述反射层和所述扩散层后，经过彩色滤光膜700变成红光11、绿光12、蓝光13而实现全彩化μLED微显示。
参考如图2和图3所示，本发明提供一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件的制造方法，具体步骤如下：
步骤S1：提供一带排气口600的透明上基板200，在所述透明上基板200的一个表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法依次沉积扩散层210和上驱动电极220；所述扩散层210将所述第一光源111和所述第二光源112混合后变成均匀发光的第三光源113；所述上驱动电极220是透明电极，透明电极的材料可以但不限于石墨烯、氧化铟锡、碳纳米管、银纳米线、铜纳米线及其组合；
步骤S2：利用光刻或丝网印刷的方法在所述透明上基板200表面制备彩色滤光膜700，所述彩色滤光膜R单元701、G单元702和B单元703与所述上驱动电极220一一对应；所述R 单元，G单元和B单元等间距排列，相邻直接填充黑色障壁704。
步骤S3：提供一透明下基板100，在所述透明下基板100表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法沉积反射层110和下驱动电极120。所述反射层将所述第一光源111、所述第二光源112及第一光源111和所述第二光源混合后的所述第三光源113反射回，提高器件效率；所述下驱动电极的材料可以但不限于金、银、铝、铜及其合金或叠层结构。
步骤S4：利用丝网印刷或喷墨打印或刮涂的方法在所述透明下基板200四周涂覆所述封框体500，
步骤S5：提供一波长下转换发光层300。所述波长下转换发光层在所述蓝光μLED晶粒发出第一光源光线照射之下激发波长更长的第二光源，所述第二光源为黄光；所述波长下转换发光层可设置于所述上驱动电极和所述下驱动电极表面，也可设置于所述μLED晶粒的外表面，也可与所述μLED晶粒混合包覆一起，并设置于所述上驱动电极和所述下驱动电极形成的独立空间内；所述波长下转换发光层是黄色量子点材料，也可为黄色荧光粉材料，还可为黄色量子点与黄色荧光粉混合材料。本实施例优选将利用印刷工艺将所述黄色荧光粉400涂覆在所述下驱动电极120和所述上驱动电极220表面。
步骤S6：提供一蓝色μLED晶粒。所述蓝光μLED晶粒由若干个蓝光μLED芯片沿垂直方向串联而成，也可由若干个蓝光μLED芯片沿水平方向并联而成，还可由若干个蓝光μLED芯片任意堆积而成；所述蓝光μLED芯片包括p型半导体材料、发光结构及n型半导体材料（所述p型半导体材料、发光结构及n型半导体材料可采用有机材料、无机材料或高分子材料），所述p型半导体材料、发光结构及n型半导体材料沿垂直方向堆垛形成半导体结；所述半导体结可以包括但不限于单一半导体结（pn结）、半导体对结（pnp、npn结）、多个半导体结，及其组合而成。所述 P型半导体材料厚度为1nm-2.0μm，所述发光结构厚度为1nm -1.0μm，所述N型半导体材料厚度为1nm-2.5μm。本实施例优选将若干个蓝光μLED芯片400任意堆积而成μLED晶粒，所述P型半导体材料402的厚度为0.2μm，所述发光结构403的厚度为0.1μm，所述n型半导体材料401的厚度为0.4μm，如图3所示。
步骤S7：上下透明基板100、200对准封装，经排气口600除气封离。
步骤S8：提供一控制模块800。所述控制模块800分别与所述上驱动电极220、所述下驱动电极120电学连接，所述控制模块800为所述上驱动电极220、下驱动电极120提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极220与所述下驱动电极120之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源111，所述第一光源经111所述波长下转换发光层而转化为第二光源112，经所述反射层和所述扩散层后混合成均匀的第三光源113，经过彩色滤光膜700变成红光11、绿光12、蓝光13而实现全彩化μLED微显示。
参考图4，本发明提供一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件的工作原理如下：当所述控制模块800施加一个交流信号，若干个μLED400中的P型半导体材料402提供空穴扩散到发光结构403，n型半导体材料401提供电子扩散到发光结构403，电子与空穴在发光结构403中复合发出第一光源111；第一光源111激发上驱动电极220和下驱动电极120表面的黄色量子点发光层300发出第二光源112，第一光源111和第二光源112经反射层110和扩散层210后混合成均匀的第三光源113；第三光源113经过彩色滤光膜700变成红光11、绿光12、蓝光13而实现全彩化μLED微显示。
如图5所示，本发明第二实施例中提供一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，包括：透明下基板100，透明上基板200，蓝光μLED晶粒，波长下转换发光层300，控制模块800，连接所述上透明基板和下透明基板的封框体500和排气封离口600，以及彩色滤光膜700；设置于下基板表面的反射层110、下驱动电极120，设置于透明上基板表面的扩散层210、上驱动电极220；
所述上驱动电极220与所述下驱动电极120设置于所述蓝光μLED晶粒400两侧，所述上驱动电极220与所述蓝光μLED晶粒400之间设置有所述波长下转换发光层300，所述下驱动电极120与所述蓝光μLED晶粒400之间设置有所述波长下转换发光层300；所述上驱动电极220、下驱动电极120和所述蓝光μLED晶粒400之间无直接的电学接触，形成一个独立的空间；所述控制模块800分别与所述上驱动电极220、所述下驱动电极120电学连接，所述控制模块600为所述上驱动电极220、下驱动电极120提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极220与所述下驱动电极120之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒400的电子和空穴复合并发出第一光源111，所述第一光源经所述波长下转换发光层而转化为第二光源112，经所述反射层和所述扩散层后，经过彩色滤光膜700变成红光11、绿光12、蓝光13而实现全彩化μLED微显示。
参考如图6和图7所示，本发明提供一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件的制造方法，具体步骤如下：
步骤S1：提供一带排气口600的透明上基板200，在所述透明上基板200的一个表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法依次沉积扩散层210和上驱动电极220；所述扩散层210将所述第一光源111和所述第二光源112混合后变成均匀发光的第三光源113；所述上驱动电极220是透明电极，透明电极的材料可以但不限于石墨烯、氧化铟锡、碳纳米管、银纳米线、铜纳米线及其组合；
步骤S2：利用光刻或丝网印刷的方法在所述透明上基板200表面制备彩色滤光膜700，所述彩色滤光膜R单元701、G单元702和B单元703与所述上驱动电极220一一对应；所述R 单元，G单元和B单元等间距排列，相邻直接填充黑色障壁704。
步骤S3：利用丝网印刷或喷墨打印或刮涂的方法在所述透明下基板四周涂覆所述封框体500，
步骤S4：提供一透明下基板100，在所述透明下基板100表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法沉积反射层110和下驱动电极120。所述反射层将所述第一光源111、所述第二光源112及第一光源111和所述第二光源混合后的所述第三光源113反射回，提高器件效率；所述下驱动电极的材料可以但不限于金、银、铝、铜及其合金或叠层结构。
步骤S5：提供一蓝色μLED晶粒。所述蓝光μLED晶粒由若干个蓝光μLED芯片沿垂直方向串联而成，也可由若干个蓝光μLED芯片沿水平方向并联而成，还可由若干个蓝光μLED芯片任意堆积而成；所述蓝光μLED芯片包括p型半导体材料、发光结构及n型半导体材料，所述p型半导体材料、发光结构及n型半导体材料沿垂直方向堆垛形成半导体结；所述半导体结可以包括但不限于单一半导体结（pn结）、半导体对结（pnp、npn结）、多个半导体结，及其组合而成。所述 P型半导体材料厚度为1nm-2.0μm，所述发光结构厚度为1nm -1.0μm，所述N型半导体材料厚度为1nm-2.5μm。本实施例优选将若干个蓝光μLED芯片400任意堆积而成μLED晶粒，所述P型半导体材料402的厚度为0.2μm，所述发光结构403的厚度为0.1μm，所述n型半导体材料401的厚度为0.4μm。
步骤S6：提供一波长下转换发光层300。所述波长下转换发光层在所述蓝光μLED晶粒发出第一光源光线照射之下激发波长更长的第二光源，所述第二光源为黄光；所述波长下转换发光层可设置于所述上驱动电极和所述下驱动电极表面，也可设置于所述μLED晶粒的外表面，也可与所述μLED晶粒混合包覆一起，并设置于所述上驱动电极和所述下驱动电极形成的独立空间内；所述波长下转换发光层是黄色量子点材料，也可为黄色荧光粉材料，还可为黄色量子点与黄色荧光粉混合材料。本实施例优选将所述黄色荧光粉300和所述蓝光μLED芯片400均匀混合，将所述μLED芯片与所述波长下转换发光层混合包覆一起，利用丝网印刷或喷墨打印或喷涂或旋涂的方法设置于所述下驱动电极120表面。
步骤S7：上下透明基板100、200对准封装，经排气口600除气封离。
步骤S8：提供一控制模块800。所述控制模块800分别与所述上驱动电极220、所述下驱动电极120电学连接，所述控制模块800为所述上驱动电极220、下驱动电极120提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极220与所述下驱动电极120之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源111，所述第一光源经111所述波长下转换发光层而转化为第二光源112，经所述反射层和所述扩散层后，经过彩色滤光膜700变成红光11、绿光12、蓝光13而实现全彩化μLED微显示。
参考图8，本发明提供一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件的工作原理如下：当所述控制模块800施加一个交流信号，若干个μLED芯片400中的P型半导体材料402提供空穴扩散到发光结构403，n型半导体材料401提供电子扩散到发光结构403，电子与空穴在发光结构403中复合发出第一光源111；第一光源111激发μLED芯片400表面的黄色荧光粉发光层300发出第二光源112，第一光源111和第二光源112经反射层110和扩散层210后混合成均匀的第三光源113；第三光源113经过彩色滤光膜700变成红光11、绿光12、蓝光13而实现全彩化μLED微显示。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，包括：透明下基板、透明上基板、蓝光μLED晶粒、波长下转换发光层、控制模块、连接所述透明上基板和透明下基板的封框体、设置于透明上基板的排气口、设置于透明上基板的彩色滤光膜、设置于透明下基板表面的反射层、设置于透明上基板表面的扩散层、设置于透明下基板上方的下驱动电极、设置于透明上基板下方的上驱动电极，其特征在于，
所述上驱动电极与下驱动电极分别设置于所述蓝光μLED晶粒两侧，所述上驱动电极、下驱动电极与所述蓝光μLED晶粒之间设置所述波长下转换发光层；所述上驱动电极、下驱动电极与所述蓝光μLED晶粒之间无直接的电学接触，形成一个独立的空间；所述控制模块分别与所述上驱动电极、所述下驱动电极电学连接，所述控制模块为所述上、下驱动电极提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，所述第一光源经所述波长下转换发光层而转化为第二光源，所述第一光源经所述反射层后与所述第二光源由所述扩散层后混合成均匀的第三光源；所述第三光源经彩色滤光膜实现全彩化μLED微显示。
2.根据权利要求1所述的一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，其特征在于，所述彩色滤光膜设置于所述透明上基板上表面，并与所述上驱动电极对应；所述彩色滤光膜沿上驱动电极的方向依次构成用于红光显示的R单元，用于绿光显示的G单元以及用于蓝光显示的B单元；所述R 单元，G单元和B单元等间距排列，相邻之间填充黑色障壁。
3.根据权利要求1所述的一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，其特征在于，所述蓝光μLED晶粒由若干个蓝光μLED芯片沿垂直方向串联而成，或由若干个蓝光μLED芯片沿水平方向并联而成，或由若干个蓝光μLED芯片任意堆积而成。
4.根据权利要求3所述的一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，其特征在于，所述蓝光μLED芯片包括p型半导体材料、发光结构及n型半导体材料，所述p型半导体材料、发光结构及n型半导体材料沿垂直方向堆垛形成半导体结。
5.根据权利要求4所述的一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，其特征在于，所述半导体结包括单一半导体结、半导体对结、多半导体结中的一种或多种的组合；所述 P型半导体材料厚度为1nm-2.0μm，所述发光结构厚度为1nm -1.0μm，所述N型半导体材料厚度为1nm-2.5μm。
6.根据权利要求1所述的一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，其特征在于，所述上驱动电极是由若干个相互平行的线电极构成，且沿所述μLED晶粒的水平方向设置于所述透明上基板表面；所述下驱动电极是由若干个相互平行线电极构成，且沿所述μLED晶粒的垂直方向设置于所述透明下基板表面，且所述上驱动电极和所述下驱动电极相互垂直，两者之间具有的间隔，形成一个独立空间。
7.根据权利要求1所述的一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，其特征在于，所述波长下转换发光层设置于所述上驱动电极和所述下驱动电极表面，或设置于所述μLED晶粒的外表面，或与所述μLED晶粒混合包覆一起，并设置于所述上驱动电极和所述下驱动电极形成的独立空间内；所述波长下转换发光层是黄色量子点材料，或为黄色荧光粉材料，或为黄色量子点与黄色荧光粉混合材料；所述波长下转换发光层在所述蓝光μLED晶粒发出第一光源光线照射之下激发波长更长的第二光源，所述第二光源为黄光。
8.根据权利要求1所述的一种无电学接触的全彩化μLED微显示器件，其特征在于，所述控制模块可提供一种幅值和极性随时间变化的交变电压；所述交变电压的波形为正弦波、三角波、方波、脉冲中的一种或多种的复合波形；所述交变电压的频率为1Hz-1000MHz。
9.一种基于权利要求1-8任一所述的电学接触的全彩化μLED微显示器件的制造方法，其特征在于，按照以下步骤实现：
步骤S1、提供一带排气口的透明上基板，在所述透明上基板的一个表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法依次沉积扩散层和上驱动电极；所述扩散层将所述第一光源和所述第二光源混合后变成均匀发光的第三光源；所述上驱动电极是透明电极，透明电极的材料选自石墨烯、氧化铟锡、碳纳米管、银纳米线、铜纳米线及它们的组合；
步骤S2、利用光刻或丝网印刷的方法在所述透明上基板表面制备彩色滤光膜，所述彩色滤光膜沿上驱动电极的方向依次构成用于红光显示的R单元，用于绿光显示的G单元以及用于蓝光显示的B单元与所述上驱动电极一一对应；所述R 单元，G单元和B单元等间距排列，相邻之间填充黑色障壁；
步骤S3、提供一透明下基板，在所述透明下基板表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法沉积反射层和下驱动电极；所述反射层将所述第一光源、所述第二光源及第一光源和所述第二光源混合后的所述第三光源反射回，提高器件效率；所述下驱动电极的材料选自金、银、铝、铜及它们合金，或采用金、银、铝、铜及它们合金中至少两种组合的叠层结构；
步骤S4、利用丝网印刷或喷墨打印或刮涂的方法在所述透明下基板四周涂覆所述封框体；
步骤S5、提供一波长下转换发光层：利用丝网印刷或喷墨打印或喷涂或旋涂的方法在所述上驱动电极和所述下驱动电极表面涂覆一层波长下转换发光层；
步骤S6、提供一蓝色μLED晶粒：利用喷墨打印或刮涂或喷洒的方法在所述波长下转换发光层表面涂覆一层蓝光μLED芯片；
步骤S7、上下透明基板对准封装，经排气口除气封离；
步骤S8、提供一控制模块；所述控制模块分别与所述上驱动电极所述下驱动电极电学连接，所述控制模块为所述上驱动电极、下驱动电极提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，所述第一光源经所述波长下转换发光层而转化为第二光源，经所述反射层和所述扩散层后混合成均匀的第三光源，经过彩色滤光膜变成红光、绿光、蓝光而实现全彩化μLED微显示。
10.一种基于权利要求1-8任一所述的电学接触的全彩化μLED微显示器件的制造方法，其特征在于，按照以下步骤实现：
步骤S1、提供一带排气口的透明上基板，在所述透明上基板的一个表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法依次沉积扩散层和上驱动电极；所述扩散层将所述第一光源和所述第二光源混合后变成均匀发光的第三光源；所述上驱动电极是透明电极，透明电极的材料选自石墨烯、氧化铟锡、碳纳米管、银纳米线、铜纳米线及它们的组合；
步骤S2、利用光刻或丝网印刷的方法在所述透明上基板表面制备彩色滤光膜，所述彩色滤光膜沿上驱动电极的方向依次构成用于红光显示的R单元，用于绿光显示的G单元以及用于蓝光显示的B单元所述上驱动电极一一对应；所述R 单元，G单元和B单元等间距排列，相邻之间填充黑色障壁；
步骤S3、利用丝网印刷或喷墨打印或刮涂的方法在所述透明下基板四周涂覆所述封框体；
步骤S4、提供一透明下基板，在所述透明下基板表面利用物理气相或化学气相沉积或印刷或喷墨打印的方法沉积反射层和下驱动电极；所述反射层将所述第一光源、所述第二光源及第一光源和所述第二光源混合后的所述第三光源反射回，提高器件效率；所述下驱动电极的材料选自金、银、铝、铜及它们合金，或采用金、银、铝、铜及它们合金中至少两种组合的叠层结构；
步骤S5、提供一蓝色μLED晶粒；
步骤S6、提供一波长下转换发光层：将所述波长下转换发光层和蓝光μLED芯片均匀混合，所述μLED晶粒与所述波长下转换发光层混合包覆一起，利用丝网印刷或喷墨打印或喷涂或旋涂的方法设置于所述下驱动电极表面；
步骤S7、上下透明基板对准封装，经排气口除气封离；
步骤S8、提供一控制模块；所述控制模块分别与所述上驱动电极、所述下驱动电极电学连接，所述控制模块为所述上驱动电极、下驱动电极提供交变驱动信号，并在所述上驱动电极与所述下驱动电极之间形成的驱动电场，所述驱动电场控制所述μLED晶粒的电子和空穴复合并发出第一光源，所述第一光源经所述波长下转换发光层而转化为第二光源，经所述反射层和所述扩散层后，经过彩色滤光膜变成红光、绿光、蓝光而实现全彩化μLED微显示。
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